[发明专利]一种背照式级联倍增雪崩光电二极管

权利要求书

1.一种背照式级联倍增雪崩光电二极管，其特征在于：在衬底上设置有缓冲层，缓冲层上设置有n型掺杂Al_xGa_1-xN层，n型掺杂Al_xGa_1-xN层上面设置有一突起台面，所述突起台面上自下而上依次设置有i型周期级联倍增层、i型本征吸收层及p型电极层；所述突起台面的周围设置有光耦合汇聚结构；所述n型掺杂Al_xGa_1-xN层的下沉台面上沉积有n型欧姆接触层，p型电极层上沉积p型欧姆接触层；通过调节n型掺杂Al_xGa_1-xN层中Al组分的x，使得n型掺杂Al_xGa_1-xN层对光电二极管中i型本征吸收层对应的探测波段吸收率小于20%；

所述光耦合汇聚结构，是通过在背射式堆栈型APD吸收区设计光耦合结构，将入射光的传播方向从垂直传播调控为横向传播，汇集到i型本征吸收层，使其绕过了对光有损耗的堆栈型倍增区，从而提升对光子的吸收利用能力，产生光生载流子，同时实现倍增和吸收。

2.根据权利要求1所述的背照式级联倍增雪崩光电二极管，其特征在于：所述i型周期级联倍增层为Ⅲ族氮化物的超晶格，材质为In_yGa_1-yN或Al_yGa_1-yN，其中0≤y≤1，i型周期级联倍增层的厚度为0.001~1μm。

3.根据权利要求1所述的背照式级联倍增雪崩光电二极管，其特征在于：所述i型本征吸收层的材质为In_zGa_1-zN或Al_zGa_1-zN，其中0≤z≤1，i型本征吸收层的厚度为0.001~1μm。

4.根据权利要求1所述的背照式级联倍增雪崩光电二极管，其特征在于：所述光耦合汇聚结构是由光栅结构组成，包括沉积于n型掺杂Al_xGa_1-xN层的下沉台面上的介质层和介质层上刻蚀形成的光栅；所述光耦合汇聚结构的垂直高度对应于i型周期级联倍增层。

5.根据权利要求4所述的背照式级联倍增雪崩光电二极管，其特征在于：所述介质层的材质为Au、Ag、SiN、或SiO₂。

6.根据权利要求1或4所述的背照式级联倍增雪崩光电二极管，其特征在于：所述光耦合汇聚结构的线宽为s、周期为p、厚度为h1，周期p的数值为探测波长的十分之一到十分之十，线宽s的数值为探测波长的十分之一到十分之十，厚度h1大于或等于以微米为单位的探测波长的平方根的0.0096倍。