[发明专利]光电二极管及其制造方法

权利要求书

1.一种包含III-V族化合物半导体的光电二极管，所述光电二极管包括：

吸收层，所述吸收层定位在III-V族化合物半导体衬底上，并且具有交替层叠第一半导体层和第二半导体层的II型多量子阱结构，

其中所述第一半导体层具有所述第一半导体层的带隙能量朝向所述第一半导体层的顶表面或底表面降低的在厚度方向上的组分梯度。

2.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第二半导体层具有所述第二半导体层的带隙能量朝向所述第二半导体层的表面降低的在厚度方向上的组分梯度，所述表面与所述第一半导体层的端表面接触，所述第一半导体层具有所述第一半导体层的带隙能量朝向所述端表面降低的梯度。

3.根据权利要求1或2所述的光电二极管，其中，在选自所述第一半导体层和所述第二半导体层并具有所述组分梯度的至少一个半导体层中，

相对于所述半导体层的平均组分，带隙能量被减到最小的端表面处的组分在晶格常数的变化方面，对应于大于0.2%的晶格失配。

4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的光电二极管，其中，在选自所述第一半导体层和所述第二半导体层的至少一个半导体层中，相对于所述III-V族化合物半导体衬底，平均组分在晶格常数的变化方面，对应于±1%以内的晶格失配。

5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的光电二极管，其中，所述第一和第二半导体层中的一个包含Ga、As和Sb中的至少一种，其中所述第一和第二半导体层中的所述一个在势能方面具有比所述第一和第二半导体层中的另一个高的价带。

6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的光电二极管，其中，所述第一和第二半导体层中的一个包含In、Ga和As中的至少一种，其中所述第一和第二半导体层中的所述一个在势能方面具有比所述第一和第二半导体层中的另一个低的价带。

7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的光电二极管，其中所述多量子阱结构由In_xGa_1-xAs和GaAs_1-ySb_y形成，所述In_xGa_1-xAs层具有平均组分x_ave，其中0.38≤x_ave≤0.68，并且所述GaAs_1-ySb_y层具有平均组分y_ave，其中0.36≤y_ave≤0.62。

8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的光电二极管，其中所述III-V族化合物半导体衬底是InP衬底。

9.一种制造包含III-V族化合物半导体的光电二极管的方法，所述方法包括：

通过在InP衬底上交替层叠第一半导体层和第二半导体层来形成具有II型多量子阱结构的吸收层的步骤，

其中，在形成所述多量子阱结构的步骤中，将所述第一半导体层形成为具有所述第一半导体层的带隙能量朝向所述第一半导体层的顶表面或底表面降低的在厚度方向上的组分梯度。

10.根据权利要求9所述的制造光电二极管的方法，其中，在形成所述多量子阱结构的步骤中，将所述第二半导体层形成为具有所述第二半导体层的带隙能量朝向所述第二半导体层的表面降低的在厚度方向上的组分梯度，所述表面与所述第一半导体层的端表面接触，所述第一半导体层具有所述第一半导体层的带隙能量朝向所述端表面降低的梯度。

11.根据权利要求9或10所述的制造光电二极管的方法，其中，当通过仅使用金属有机源的金属有机气相外延形成所述多量子阱结构，使得所述第一半导体层或者所述第一半导体层和所述第二半导体层中的每一个被形成为具有所述组分梯度时，通过调整被并入在用于仅使用金属有机源的所述金属有机气相外延的生长系统中的质量流量控制器来提供所述组分梯度。