[发明专利]延伸波长台面型雪崩光电二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种延伸波长台面型雪崩光电二极管，其特征是，自下而上结构依次为N+-InP衬底、N-InP缓冲层、N-铟铝砷In(1-x)AlxAs渐变层、N-In0.83Ga0.17As吸收层、N-In0.66Ga0.34As/InAs超晶格、N-In0.83Ga0.17As吸收层、N-铟镓砷磷In(1-x)GaxAsyP(1-y)组分渐变层、N-InP电荷层、i-InP倍增层以及P+-InP接触层；其中，In(1-x)AlxAs缓冲层释放晶格常数失配带来的位错缺陷和应力，In0.83Ga0.17As吸收层接收入射的光子能量，产生电子空穴对；在N-In(1-x)AlxAs渐变层与其相邻的N-In0.83Ga0.17As吸收层之间设置负极，在顶部设置正极，形成反偏电压；在反偏电压的作用下，超晶格势垒层阻挡光生电子的输运，而对光生空穴输运的影响较小，组分渐变层降低了因InP与InGaAs材料价带差而引入的空穴势垒，电荷层用于调节倍增层和吸收层之间的电场分布，保证倍增层有较高的电场，光生载流子在倍增层不断碰撞电离，引发雪崩倍增。

2.如权利要求1所述的延伸波长台面型雪崩光电二极管，其特征是，在一个实例中具体地，

(1)衬底材料选用N型重掺杂的InP，厚度为300μm，掺杂浓度为1×1019cm-3；

(2)缓冲层选用N型掺杂的InP，厚度为1μm，掺杂浓度为2×1018cm-3；

(3)N型掺杂的线性渐变In(1-x)AlxAs缓冲层，用来释放晶格常数失配带来的位错缺陷和应力，提高器件性能，缓冲层厚度为2μm，掺杂浓度为6.6×1016cm-3，铟In组分由0.52线性增加至0.87；

(4)吸收层选用高铟组分的In0.83Ga0.17As，将探测器的截止波长扩展至2.6μm，厚度均为0.7μm，掺杂浓度为1×1016cm-3；

(5)超晶格选用N型掺杂的In0.66Ga0.34As/InAs材料，导带带阶△Ec＝0.35eV，价带带阶△Ev＝0.08eV，每层材料的厚度为10nm，生长5个周期，总厚度100nm，掺杂浓度为1×1016cm-3；

(6)N型掺杂的、组分渐变的In(1-x)GaxAsyP(1-y)缓冲层，其作用是实现从In0.87Ga0.13As吸收层到InP电荷层的带隙过渡，避免因带隙差而引起异质结处的空穴积累，In(1-x)GaxAsyP(1-y)缓冲层的厚度为0.05μm，掺杂浓度为1×1016cm-3，镓Ga的组分从0.47变为0，砷As的组分从1变为0；

(7)电荷层选用N型重掺杂的InP，厚度为0.25μm，掺杂浓度为1×1017cm-3；

(8)倍增层为本征掺杂的InP，厚度为0.5μm，光生载流子在此区域发生碰撞电离引发雪崩效应；

(9)P型重掺杂的InP，厚度为2.0μm，掺杂浓度1×1019cm-3。