[发明专利]一种基于Bragg光栅和横向波导结构的雪崩光电探测器

权利要求书

1.一种基于Bragg光栅和横向波导结构的雪崩光电探测器，其特征在于，包括：

衬底(1)；

形成于衬底(1)之上的波导(2)，用于光传输并将光场耦合到吸收层(5)，同时作为电荷层对吸收层(5)和倍增层(3)的电场进行调节；

位于波导(2)两侧的倍增层(3)，用于提供载流子雪崩倍增效应；

位于倍增层(3)两侧并与阴极电极(7)形成欧姆接触的第一接触层(4)；

位于波导(2)之上的吸收层(5)，用于吸收光子并将其转化成为电子与空穴，以提供光电流；

内嵌于吸收层(5)上方并与阳极电极(8)形成欧姆接触的第二接触层(6)；

与电源和第一接触层(4)相连的阴极电极(7)；

与电源和第二接触层(6)相连的阳极电极(8)；

位于波导(2)末端的Bragg光栅(9)，用于将波导(2)末端出射光场进行反射。

2.如权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述衬底(1)为顶层为Si、掩埋层为SiO₂的SOI衬底。

3.如权利要求2所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述波导(2)刻蚀深度与所述衬底(1)顶层Si的厚度相同，宽度为1.5～2.5μm。

4.如权利要求1至3任一项所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述波导(2)进行P型掺杂以达到调节吸收层(5)和倍增层(3)电场的目的，掺杂材料为硼，掺杂浓度范围为4～8×10¹⁶cm^-3。

5.如权利要求2所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述倍增层(3)为本征Si材料，杂质浓度不大于5×10¹⁵cm^-3，刻蚀深度与所述衬底(1)顶层Si的厚度相同，宽度为0.3～0.6μm。

6.如权利要求2所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述第一接触层(4)为高掺杂的Si，掺杂类型为N型掺杂，掺杂材料为磷，掺杂浓度高于2×10²⁰cm^-3，刻蚀深度与所述衬底(1)顶层Si的厚度相同，宽度为0.3～0.5μm。

7.如权利要求1或2所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述吸收层(5)为外延生长于波导(2)之上的本征Ge，杂质浓度不大于5×10¹⁵cm^-3，宽度为1.5～2.5μm，高度为0.3～0.5μm。

8.如权利要求1或2所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述第二接触层(6)为高掺杂的Ge，掺杂类型为P型掺杂，掺杂材料为硼，掺杂浓度高于2×10²⁰cm^-3，掺杂离子扩散深度为0.05～0.1μm。

9.如权利要求1或2所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述阴极电极(7)与阳极电极(8)为Al电极，高度为200～400nm，宽度为0.3～0.5μm。

10.如权利要求2所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述Bragg光栅(9)是对波导(2)超出吸收层(5)的部分进行周期刻蚀形成的，刻蚀后的光栅由SiO₂包覆；所述Bragg光栅(9)刻蚀深度与所述衬底(1)顶层Si的厚度相同，光栅周期为0.4～0.8μm，光栅占空比为0.4～0.6。