[发明专利]一种基于微腔的量子点场效应单光子探测器

摘要

本发明涉及一种基于微腔的量子点场效应单光子探测器，其结构包括衬底、缓冲层、下反射镜多层膜、势垒层、掺杂层、隔离层、吸收层、量子点层、接触层和电极。其特征在于，探测器采用δ掺杂技术，在吸收层与隔离层界面处形成一个二维电子气结构，并作为导电通道，器件工作时栅极施加负偏压，光子入射后在吸收层被吸收，产生电子空穴对，空穴被量子点俘获，电子进入导电通道，利用量子点俘获空穴对导电通道的调控作用来实现单光子探测，同时利用空气/半导体界面作为上反射镜，与下反射镜之间形成一个微腔结构，使入射光子进入腔内以后得到共振增强，可极大的提高探测器的光吸收能力和光响应能力。本发明所涉及的探测器结构简单，体积很小，具有暗计数率低、高增益和高灵敏度的特点，易于与其它光电子器件集成。

主权项

一种基于微腔的量子点场效应单光子探测器，其特征在于，探测器采用二阶光电导机制，其增益源自于载流子电导率对量子点束缚光生载流子的敏感性，利用微腔的共振增强性提高探测器的光吸收能力和光响应能力；其结构包括：衬底(1)，该衬底(1)用于在其上进行探测器各层材料的外延生长；缓冲层(2)，该缓冲层(2)生长于衬底(1)上；下反射镜多层膜(3)，该下反射镜多层膜(3)生长于缓冲层(2)上；势垒层(4)，该势垒层(4)生长于下反射镜多层膜(3)上；δ掺杂层(5)，该δ掺杂层(5)生长于势垒层(4)上；隔离层(6)，该隔离层(6)生长于δ掺杂层(5)上；吸收层(7)，该吸收层(7)生长于隔离层(6)上；量子点层(8)，该量子点层(8)生长于吸收层(7)上；接触层(9)，该接触层(9)生长于量子点层(8)上；漏电极(10)、栅电极(11)、源电极(12)，通过光刻腐蚀，淀积于接触层(9)上；接触层(9)的上表面与空气之间形成GaAs接触层/空气接触面(13)。