[发明专利]一种硅基电光调制器及其slab区掺杂浓度的设置方法

说明书

本发明涉及一种硅基电光调制器slab区掺杂浓度的设置方法，设置相对接的P区和N区，形成PN结，设置P型slab轻掺杂区和N型slab轻掺杂区，P型slab轻掺杂区连接于P区，N型slab轻掺杂区连接于N区。P区的主要载流子为空穴，空穴总量为P_T。N区的主要载流子为电子，电子总量为N_T。P区的主要载流子的单位时间的迁移量P_t为空穴的迁移率和P型slab轻掺杂区的掺杂浓度之积。N区的主要载流子的单位时间的迁移量N_t为电子的迁移率和N型slab轻掺杂区的掺杂浓度之积。按照P区的主要载流子的迁移总时间P_T/P_t和N区的主要载流子的迁移总时间N_T/N_t相等来设置P型slab轻掺杂区和N型slab轻掺杂区的掺杂浓度，能提高N区和P区载流子浓度的匹配度，增大带宽，减小光场的模式失真。

技术领域

本发明涉及光电信息中的电光调制器领域，具体为一种根据载流子的饱和迁移率不同而设置掺杂浓度不同的电光调制器。该调制器解决了电子和空穴迁移率不同导致的p掺杂区和n掺杂区载流子迁移时间不匹配的问题。

背景技术

随着物联网的迅猛发展，光纤通信系统作为物联网的重要依托，其发展受到更多的重视。在长途骨干网领域，随着光传输技术的成熟和发展，世界范围内出现了干线传输网络的建设热潮，传输带宽、传输容量技术快速发展。

随着光纤通信系统的发展，光器件的发展也同样面临着机遇和挑战，如何开发出性能优良、价格低廉的光器件已经成为人们所面临的首要问题。硅基光电子器件具有易于集成、工艺成本低等优点，近些年来引起研究人员的广泛关注。硅材料作为微电子领域的传统材料，在加工工艺和制作成本上有着其他材料无可比拟的优势，硅基光电子集成技术应运而生。作为硅基光电集成技术中的重要的代表元件之一的电光调制器，它的作用就是把电信号加到光载波上，将电信号转变为光信号。硅基电光调制器经过十几年的发展，在结构上不断优化，性能进一步提高。

硅电光调制器的主要结构为PN结，根据其工作方式不同主要分为载流子注入式和载流子耗尽式两种结构。对于两种结构的电光调制器而言，载流子都是通过电极-slab轻掺杂区进行输运的。对于p区和n区来说，具有相同的电极设置。然而，p区的主要载流子为空穴，n区的主要载流子为电子，电子和空穴具有不同的迁移率。电子和空穴迁移率不同导致p掺杂区和n掺杂区载流子迁移时间不匹配，减小了带宽。

发明内容

对于现有硅电光调制器存在的电子和空穴迁移率不同导致p掺杂区和n掺杂区载流子迁移时间不匹配，导致插损和影响带宽的问题，本发明的目的是提出一种通过调整p掺杂区和n掺杂区的相对掺杂浓度来解决该问题，本发明所采取的方案具体如下。

一种硅基电光调制器slab区掺杂浓度的设置方法，设置相对接的P区和N区，形成PN结，设置P型slab轻掺杂区和N型slab轻掺杂区，所述P型slab轻掺杂区连接于所述P区，所述N型slab轻掺杂区连接于所述N区。

所述P区的主要载流子为空穴，P区的主要载流子总量P_T为P区的体积与P区的掺杂浓度之积；所述N区的主要载流子为电子，N区的主要载流子总量N_T为N区的体积与N区的掺杂浓度之积。

P区的主要载流子的单位时间的迁移量P_t为空穴的迁移率和P型slab轻掺杂区的掺杂浓度之积；N区的主要载流子的单位时间的迁移量N_t为电子的迁移率和N型slab轻掺杂区的掺杂浓度之积。

按照P区的主要载流子的迁移总时间P_T/P_t和N区的主要载流子的迁移总时间N_T/N_t相等来设置P型slab轻掺杂区和N型slab轻掺杂区的掺杂浓度。