[发明专利]一种紫外LED和探测器同质集成芯片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种紫外LED和探测器同质集成芯片及其制备方法，该同质集成芯片，包括：衬底；缓冲层；LED器件，其为圆环状或圆弧状；探测器，位于LED器件内侧；本发明的集成芯片，采用圆环状或圆弧状的LED器件以及位于LED器件内侧的探测器，从方向上提高了LED出光的利用率，在有源区面积一定的情况下提高了LED和探测器侧壁的交互面积，便于探测器收集。本发明的集成芯片，在LED器件外周面设置金属反射层，同质集成芯片中LED器件的光提取效率和电光转换效率大幅提高，探测器接收的入射光通量增大，灵敏度提高，集成芯片的光耗散有效减少，从而达到提高紫外LED和探测器同质集成芯片信号转换效率和传输速度的目的。

技术领域

本发明涉及半导体技术以及通信领域，特别涉及一种紫外LED和探测器同质集成芯片及其制备方法。

背景技术

由于紫外光具有波长短，频率高，传输信息的速度快，不受可见光干扰所以易于隐蔽、保密性好等优势，利用紫外光电器件作为信号传输单元的同质集成芯片在保密通信、导弹预警与制导、大气环境监测、深空探测和紫外导航等领域具有重大应用价值。AlGaN是直接禁带半导体，其禁带宽度在3.4～6.2eV之间随Al组分变化连续可调，对应的波长在365nm-200nm，覆盖了大部分紫外波段，且具有稳定的物理化学性质，可以在高频、高压、高功率的条件下工作，是制备紫外同质光电子集成芯片的优质材料。

然而，过往的LED和探测器的同质集成芯片研究发现，由于光源出光方向的不确定性，通过空气传播的光只有极少部分能被PD探测到，传统的解决方案是利用光波导限制光路辅助光传输，但由于波导器件一般仅具有单一方向性，且和光源、探测器之间的光耦合效率低，光信号损失仍然很严重，导致探测器一侧的收集能力弱，响应效率低，最终影响集成芯片的传输速率、带宽和功耗。

基于目前的LED和探测器的同质集成芯片存在的技术缺陷，有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种紫外LED和探测器同质集成芯片及其制备方法，解决或至少部分解决现有技术中存在的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种紫外LED和探测器同质集成芯片，包括：

衬底；

缓冲层，其位于所述衬底一侧面；

LED器件，其位于所述缓冲层远离所述衬底的侧面，所述LED器件为圆环状或圆弧状；

探测器，其位于所述缓冲层远离所述衬底的侧面且位于所述LED器件内侧。

优选的是，所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，所述LED器件包括依次贴合的第一n型掺杂层、第一多量子阱层和第一p型掺杂层，所述第一多量子阱层在所述第一n型掺杂层上的投影不完全覆盖所述第一n型掺杂层，所述第一n型掺杂层未被所述第一多量子阱层覆盖的表面设有第一n型电极，所述第一p型掺杂层表面设有第一p型电极。

优选的是，所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，所述探测器包括依次贴合的第二n型掺杂层、第二多量子阱层和第二p型掺杂层，所述第二多量子阱层在所述第二n型掺杂层上的投影不完全覆盖所述第二n型掺杂层，所述第二n型掺杂层未被所述第二多量子阱层覆盖的表面设有第二n型电极，所述第二p型掺杂层表面设有第二p型电极。

优选的是，所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，所述LED器件的内外周面、所述探测器外周面以及所述LED器件和所述探测器之间均设置有绝缘层。

优选的是，所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，所述LED器件外周面的绝缘层上设置有金属反射层。

优选的是，所述的紫外LED和探测器同质集成芯片，所述缓冲层为AlN/AlGaN超晶格缓冲层；

所述第一n型掺杂层、第二n型掺杂层均为n-AlGaN层；