[发明专利]基于多周期布拉格反射镜的雪崩光电二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于多周期布拉格反射镜的雪崩光电二极管，其特征在于，包括阳极(1)、Ge电极接触层(2)、吸收层(3)、电荷层(4)、倍增层(5)、阴极(6)、SOI衬底、保护层(10)、第一多周期布拉格反射镜(11)、第二多周期布拉格反射镜(12)、第三多周期布拉格反射镜(13)和光波导(14)，其中，

所述SOI衬底自下而上依次包括Si衬底(9)、SiO₂埋氧化层(8)和Si电极接触层(7)，所述第三多周期布拉格反射镜(13)横向叠放在所述Si电极接触层(7)与所述SiO₂埋氧化层(8)之间；所述倍增层(5)、所述电荷层(4)、所述吸收层(3)、所述Ge电极接触层(2)和所述阳极(1)自下而上依次设置在所述Si电极接触层(7)上；

所述阴极(6)包括设置在所述Si电极接触层(7)上表面的第一阴极部分(61)和第二阴极部分(62)，所述第一阴极部分(61)和所述第二阴极部分(62)分别位于所述倍增层(5)和所述电荷层(4)形成的叠层结构的相对两侧，所述第一多周期布拉格反射镜(11)竖向叠放在所述第一阴极部分(61)与所述叠层结构之间，所述第二多周期布拉格反射镜(12)竖向叠放在所述第二阴极部分(62)与所述叠层结构之间；

所述光波导(14)位于所述叠层结构的不同于所述第一多周期布拉格反射镜(11)和所述第二多周期布拉格反射镜(12)的另一侧，所述保护层(10)覆盖在整个器件的上表面。

2.根据权利要求1所述的基于多周期布拉格反射镜的雪崩光电二极管，其特征在于，所述Si电极接触层(7)的表面积小于所述第三多周期布拉格反射镜(13)的表面积，所述光波导(14)设置在所述第三多周期布拉格反射镜(13)上表面未被所述Si电极接触层(7)覆盖的区域，且所述光波导(14)的内侧面同时与所述倍增层(5)、所述电荷层(4)和所述Si电极接触层(7)的侧面接触。

3.根据权利要求1所述的基于多周期布拉格反射镜的雪崩光电二极管，其特征在于，还包括第四多周期布拉格反射镜(15)，竖向叠放在所述叠层结构的与所述光波导(14)相对的另一侧。

4.根据权利要求3所述的基于多周期布拉格反射镜的雪崩光电二极管，其特征在于，所述第四多周期布拉格反射镜(15)设置在所述第三多周期布拉格反射镜(13)上表面未被所述Si电极接触层(7)覆盖的区域，且所述第四多周期布拉格反射镜(15)的最内层表面同时与所述倍增层(5)、所述电荷层(4)和所述Si电极接触层(7)的侧面接触。

5.根据权利要求1所述的基于多周期布拉格反射镜的雪崩光电二极管，其特征在于，所述第一多周期布拉格反射镜(11)、所述第二多周期布拉格反射镜(12)和所述第四多周期布拉格反射镜(15)由Si和SiO₂，Si和空气或者Si和Si₃N₄介质材料交替排列组成，所述第三多周期布拉格反射镜(13)由Si和SiO₂材料交替排列组成。

6.一种基于多周期布拉格反射镜的雪崩光电二极管的制备方法，其特征在于，包括：

S1：选取SOI衬底并在其顶部形成第三多周期布拉格反射镜，所述第三多周期布拉格反射镜为SiO₂/Si叠层结构；

S2：对所述第三多周期布拉格反射镜顶部的Si材料进行离子注入，形成Si电极接触层；

S3：在所述Si电极接触层上表面外延生长Si材料层；

S4：对所述Si材料层进行离子注入，形成Si倍增层和位于所述Si倍增层上方的Si电荷层；

S5：在所述Si倍增层和所述Si电荷层形成的叠层结构的一侧形成光波导；

S6：在所述叠层结构的另外相对两侧分别形成竖向叠放的第一多周期布拉格反射镜和第二多周期布拉格反射镜；

S7：在所述Si电荷层的上方形成Ge吸收层和Ge电极接触层；

S8：在所述Si电极接触层上形成阴极，在所述Ge电极接触层上形成阳极；

S9：在整个器件的上表面和外围形成SiO₂或Si₃N₄保护层。