[发明专利]一种全通信波段覆盖的高速光电探测器

权利要求书

1.一种全通信波段覆盖的高速光电探测器，其特征在于，所述高速光电探测器是半导体光电探测器件；

所述半导体光电探测器件为台面结构，包括自下向上依次设置的衬底层、本征吸收层、等离激元纳米金属颗粒层和透明电极层；

所述衬底层通过刻蚀暴露在所述台面结构的下台面，所述本征吸收层位于所述台面结构的上台面；

所述衬底层上设有第一金属电极，所述透明电极层上设有第二金属电极；

所述本征吸收层的表面纵向制作周期性锥形空气孔洞形成光子晶体；

所述周期性锥形空气孔洞内填充有禁带宽度不同于本征吸收层材料的其他半导体材料以形成锥形孔洞材料填充区。

2.根据权利要求1所述的全通信波段覆盖的高速光电探测器，其特征在于，所述衬底层经过p型掺杂形成p+型衬底；

所述衬底层材料为Si、lnP、lnSb、GaN、GaSb或GaAs。

3.根据权利要求2所述的全通信波段覆盖的高速光电探测器，其特征在于，所述衬底层周围生长有所述第一金属电极，且第一金属电极与衬底层形成欧姆接触；

所述第一金属电极为环形金属电极。

4.根据权利要求1所述的全通信波段覆盖的高速光电探测器，其特征在于，所述本征吸收层的厚度由所述光子晶体的陷光效率决定，所述光子晶体的陷光效率与入射光的中心波长相关。

5.根据权利要求4所述的全通信波段覆盖的高速光电探测器，其特征在于，所述探测器采用两种禁带宽度不同的材料同时进行光吸收，所述光吸收发生在所述本征吸收层和所述锥形孔洞材料填充区内。

6.根据权利要求5所述的全通信波段覆盖的高速光电探测器，其特征在于，所述本征吸收层的材料为Si、SiGe、lnGaAs、lnSb、lnAs、SiC或GaN；

所述周期性锥形空气孔洞的具体周期、深度，根据需要由入射光波长和理论计算得出；

所述周期性锥形空气孔洞内的填充材料为Ge、GeSn、SiC、lnGaAsP、lnGaAs或lnSb。

7.根据权利要求1所述的全通信波段覆盖的高速光电探测器，其特征在于，所述等离激元纳米金属颗粒层由高密度的纳米金属颗粒构成，所述纳米金属颗粒的形状、几何尺寸，根据需要由入射光频率分析得出；

所述纳米金属颗粒的材料为Au、Ag、Pt、Cu、Al、Ti或Zn；

所述等离激元纳米金属颗粒作为亚波长散射源和纳米天线，在表面等离激元发生共振处，增强光响应和光学探测。

8.根据权利要求1所述的全通信波段覆盖的高速光电探测器，其特征在于，所述透明电极层覆盖在所述等离激元纳米金属颗粒层和所述本征吸收层上，使得所述透明电极层与所述本征吸收层形成肖特基结；

所述透明电极层上生长有所述第二金属电极，所述第二金属电极为环形金属电极。

9.根据权利要求8所述的全通信波段覆盖的高速光电探测器，其特征在于，所述透明电极层材料为石墨烯、ITO、ZnO：Al、碳纳米管或Ag\Au纳米线。

10.根据权利要求1所述的全通信波段覆盖的高速光电探测器，其特征在于，所述半导体光电探测器件应用在通信领域中的紫外、可见光及近红外光波段。