[发明专利]一种基于多级级联结构的中红外波导集成探测器

权利要求书

1.一种基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述中红外波导集成探测器由下至上顺次包括衬底、下包层、下波导层、上包层、上波导层和顶部接触层；其中上波导层包括2～10周期级联结构的吸收层。

2.根据权利要求1所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述衬底为InAs衬底；所述衬底的厚度为400～600μm。

3.根据权利要求2所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述下包层的材质为InAs；所述下包层的厚度为1000～2500nm；所述下包层中，N型掺杂浓度为1×10¹⁸～5×10¹⁸cm^-3。

4.根据权利要求1～3任一项所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述下波导层的材质为GaAs_xSb_1-x，其中，x为0.01～0.1；所述下波导层的厚度为500～2000nm。

5.根据权利要求4所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述上包层的材质为InAs；所述上包层的厚度为500～1500nm；所述上包层中，N型掺杂浓度为1×10¹⁸～5×10¹⁸cm^-3。

6.根据权利要求1、2、3或5所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述上波导层包括2～10周期相同的级联结构的吸收层；所述上波导层中，每个周期级联结构的吸收层由下至上顺次包括弛豫区、吸收区和隧穿区。

7.根据权利要求6所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述弛豫区包括3～10个InAs/AlAs_xSb_1-x量子阱，其中，x为0.1～0.2；每个量子阱中，InAs的厚度独立的为3～10nm，AlAs_xSb_1-x的厚度独立的为1～4nm；所述弛豫区中，N型掺杂浓度为5×10¹⁵～2×10¹⁶cm^-3。

8.根据权利要求7所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述吸收区包括20～100周期InAs/GaAs_xSb_1-x超晶格，其中，x为0.01～0.1；每周期超晶格中，InAs的厚度独立的为1～3nm，GaAs_xSb_1-x的厚度独立的为1～4nm；所述吸收区中，P型掺杂浓度为5×10¹⁵～5×10¹⁶cm^-3。

9.根据权利要求7或8所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述隧穿区包括2～10周期GaAs_xSb_1-x/AlAs_xSb_1-x超晶格，其中，x为0.01～0.2；每周期超晶格中，GaAs_xSb_1-x的厚度独立的为2～4nm，AlAs_xSb_1-x的厚度独立的为1～4nm；所述隧穿区中，P型掺杂浓度为5×10¹⁵～2×10¹⁶cm^-3。

10.根据权利要求1所述基于多级级联结构的中红外波导集成探测器，其特征在于，所述顶部接触层的材质为GaAs_xSb_1-x，其中，x为0.01～0.1；所述顶部接触层的厚度为10～100nm；所述顶部接触层中，N型掺杂浓度为1×10¹⁸～5×10¹⁸cm^-3。