[发明专利]磷化铟基波导探测器及其制备方法

说明书

一种磷化铟基波导探测器及其制备方法，该探测器包括：磷化铟衬底；沉积于所述磷化铟衬底上的外延结构层，外延结构层包括：第一欧姆接触层，形成于磷化铟衬底上；强化吸收层，形成于第一欧姆接触层上，强化吸收层形成包层‑吸收层‑包层结构，用于吸收红外波段的光波；第二欧姆接触层，形成于强化吸收层上；其中，强化吸收层整体折射率大于第一欧姆接触层和第二欧姆接触层；第一电极，与第一欧姆接触层连接；以及第二电极，与第二欧姆接触层连接。

技术领域

本公开涉及光电子器件领域，尤其涉及一种磷化铟基波导探测器及其制备方法。

背景技术

随着5G通信、大数据和物联网的快速发展，对数据流量的需求急剧增加，目前光通信的传输速率已经从40G/100G逐渐提高到200G/400G(如IEEE 802.3ba和802.3bs标准)。对光通信适配的光接收系统的研究也迅速发展。光电探测器是光接收系统的关键组件，其中，边入射的波导探测器实现了光吸收和载流子输运方向的解耦，克服了传统垂直入射光电探测器不能同时满足量子效率高和带宽大的问题而备受关注。波导探测器的耦合方式分为倏逝波耦合和对接耦合两种，倏逝波耦合是指入射光耦合进一段较长(几十μm量级)的波导层中，再通过波导层和吸收层两种材料界面的倏逝波效应将光逐渐传输到吸收层中。对接耦合是将输入波导与吸收层对接，入射光直接耦合到吸收层中，通过吸收层同时实现光传输和光吸收。

目前波导探测器无法同时实现高效高速的光探测，在一定程度上限制其的应用。

发明内容

有鉴于此，本公开的主要目的在于提供磷化铟基波导探测器及其制备方法，以期部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本公开的一方面提供了一种磷化铟基波导探测器，包括：

磷化铟衬底；沉积于上述磷化铟衬底上的外延结构层，上述外延结构层包括：第一欧姆接触层，形成于上述磷化铟衬底上；强化吸收层，形成于上述第一欧姆接触层上，上述强化吸收层形成包层-吸收层-包层结构，用于吸收红外波段的光波；第二欧姆接触层，形成于上述强化吸收层上；第一电极，与上述第一欧姆接触层连接；以及第二电极，与上述第二欧姆接触层连接。

根据本公开的实施例，还包括：二氧化硅钝化层，覆盖于上述外延结构层外的上述磷化铟衬底，以及覆盖上述外延结构层上除上述第一电极和上述第二电极之外的区域；聚酰亚胺平坦化层，覆盖上述二氧化硅钝化层。

根据本公开的实施例，上述强化吸收层包括由上述第一欧姆接触层至上依次形成的：第一包层，上述第一包层的折射率大于上述第一欧姆接触层和上述第二欧姆接触层的折射率；吸收层，上述吸收层的折射率大于上述第一包层的折射率；以及第二包层，上述第二包层预设折射率大于上述第一欧姆接触层和上述第二欧姆接触层的折射率，且小于上述吸收层的折射率；其中，上述强化吸收层利用层内结构折射率的变化以及与上述第一欧姆接触层和上述第二欧姆接触层折射率的变化，吸收红外波段的光波。

根据本公开的实施例，上述第一包层的厚度由上述第一包层的折射率确定；上述第二包层的厚度由上述第二包层的折射率确定；以及上述吸收层厚度小于1μm。

根据本公开的实施例，上述第一包层材料包括InGaAsP或InAlGaAs；上述第二包层材料包括InGaAsP或InAlGaAs。

根据本公开的实施例，上述第一包层材料包括InGaAsP或InAlGaAs，掺杂类型包括n型掺杂，掺杂离子包括硅、碲、碳中任一种；上述第二包层材料包括InGaAsP或InAlGaAs，掺杂类型包括p型掺杂，掺杂离子包括铍或锌；以及上述第一包层的材料、掺杂类型和掺杂离子可以与第二包层互换。