[发明专利]一种硅基混合集成雪崩光电探测器

权利要求书

1.一种硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，包括自下而上叠置的SOI倒锥耦合结构、BCB键合层、波导和光学匹配层，以及雪崩光电探测结构，波导和光学匹配层包括波导区和光学匹配区，所述SOI倒锥耦合结构包括硅衬底、二氧化硅埋氧层和顶层硅，二氧化硅埋氧层制作在硅衬底上，顶层硅制作在二氧化硅埋氧层上，所述雪崩光电探测结构位于光学匹配区上。

2.根据权利要求1所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，所述SOI基倒锥耦合结构的顶层硅与二氧化硅埋氧层具有折射率差。

3.根据权利要求2所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，所述顶层硅的一端为条形波导，另一端为倒锥耦合器。

4.根据权利要求3所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，所述顶层硅的厚度为220nm，条形波导的波导宽度为450nm～500nm。

5.根据权利要求3所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，所述倒锥耦合器的结构为直线锥形倒锥耦合器结构，其尖端宽度为100nm～150nm。

6.根据权利要求1所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，所述BCB键合层为厚度100nm。

7.根据权利要求1所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，所述波导和光学匹配区的波导区的材料是聚酰亚胺，截面尺寸为3μm×1.3μm。

8.根据权利要求1所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，通过倏逝波耦合的方式，所述波导和光学匹配层的光学匹配区可以实现光功率从硅波导高效率耦合到APD吸收层中，并提供n型欧姆接触。

9.根据权利要求8所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，所述光学匹配区的折射率为3.41的InGaAsP材料，其中Ga的组分为0.3，As的组分为0.64。

10.根据权利要求1所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，所述雪崩光电探测结构具有内部增益，宽3μm～7μm。

11.根据权利要求10所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，所述雪崩光电探测结构包括从下而上的倍增层、电荷层和吸收层。

12.根据权利要求11所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，所述倍增层为InAlAs材料，In的组分是0.52，倍增层、电荷层和吸收层分别为：i-InAlAs倍增层、p-InAlAs电荷层和i-InGaAs吸收层。

13.根据权利要求11所述的硅基混合集成雪崩光电探测器，其特征在于，所述倍增区为InP材料，倍增层、电荷层和吸收层分别为：i-InP倍增层、n-InP电荷层和i-InGaAs吸收层。