[发明专利]单行载流子探测器及其制备方法

说明书

本公开提供一种单行载流子探测器及其制备方法，单行载流子探测器，包括：公共N接触层(3)；纳米线阵列，包括多个纳米线(0)，多个纳米线(0)非接触地并列排布在公共N接触层(3)上，纳米线阵列用于吸收光以产生载流子。本公开的单行载流子探测器相对于传统的薄膜型单行载流子探测器，大大降低了结电容面积，在较短的吸收层厚度下，可以拥有非常高的光学吸收，因而同时拥有高的响应度以及与渡越时间相关的3‑dB带宽，可以满足新一代自由空间光通信系统的要求。

技术领域

本公开涉及通信类高速探测器制备技术领域，尤其涉及一种单行载流子探测器及其制备方法。

背景技术

大功率、高带宽的探测器是通信系统中的核心器件。单行载流子探测器由于其出色的饱和性能以及高速性能而备受关注。对于传统的薄膜型探测器，为实现高功率性能通常要求器件拥有大的吸收区长度以及吸收面积。然而在单行载流子探测器中，大的吸收区长度会显著的增加光生载流子的渡越时间，从而严重降低与渡越时间相关的3-dB带宽；大的吸收面积会增加器件的结电容，导致与电阻电容延迟效应相关的3-dB带宽降低。因此设计人员必须在高功率和高速性能之间做折中。

在传统的自由空间光通信系统中，为了实现高速的性能，探测器的吸收面积通常设计的很小以减小结电容，从而降低RC延迟，然而小的吸收面积无法接受全部的光信号，需要将光耦合进入单模光纤，对准入射至探测器做光电转换；这种方式不仅加剧了光信号的损耗，也不利于对准和集成化。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对于现有的技术问题，本公开提供一种单行载流子探测器及其制备方法，用于至少部分解决以上技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种单行载流子探测器，包括：公共N接触层3；纳米线阵列，包括多个纳米线0，多个纳米线0非接触地并列排布在公共N接触层3上，纳米线阵列用于吸收光以产生载流子。

可选地，纳米线0的直径为250～500nm，纳米线0的高度不高于2μm，纳米线阵列中的纳米线间距为200～500nm。

可选地，纳米线0包括：依次叠加的N型亚收集区5，非掺杂收集区6，N型崖区7，非掺过渡层8，P型吸收层9，P型过渡层10和P型接触层11，其中，N型亚收集区5叠加在公共N接触层3上；N型亚收集区5用于阻挡公共N接触层3中的掺杂物质扩散到非掺杂收集区6中；非掺杂收集区6用于加速载流子的漂移；N型崖区7用于调控非掺杂收集区6产生的电场；非掺过渡层8和P型过渡层10用于能带过渡来减小导带差；P型吸收层9用于吸收光来产生载流子；P型接触层11用于阻挡电子反向扩散和收集光生空穴。

可选地，单行载流子探测器还包括：钝化层12，钝化层12用于降低纳米线0的侧壁暗电流。

可选地，单行载流子探测器还包括：P电极14和N电极15；其中，P电极14和N电极15为透明电极；P电极14和N电极15相对设置在单行载流子探测器的两端，分别与纳米线0和公共N接触层3相接触。

可选地，透明电极包括ITO薄膜。

本公开另一方面提供一种单行载流子探测器制备方法，包括：在公共N接触层3上生长非接触地并列排布的至少两个纳米线0，得到纳米线阵列；在纳米线0的表面生长钝化层12；在钝化后的纳米线阵列上旋涂BCB薄膜13，刻蚀BCB薄膜13至露出纳米线阵列的顶部；刻蚀纳米线阵列顶部的钝化层12；分别在纳米线阵列顶部和公共N接触层3的底部生长P电极14和N电极15。

可选地，单行载流子探测器制备方法还包括：在衬底1上生长刻蚀停止层2，在刻蚀停止层2上生长公共N接触层3；使用选择腐蚀溶液腐蚀衬底1和刻蚀停止层2，暴露出公共N接触层3的底部。