[发明专利]一种全通信波段覆盖的高速光电探测器

说明书

本发明公开了一种全通信波段覆盖的高速光电探测器，高速光电探测器是半导体光电探测器件；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；衬底层通过刻蚀暴露在台面结构的下台面，本征吸收层位于台面结构的上台面；衬底层上设有第一金属电极，透明电极层上设有第二金属电极；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；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。本发明适用探测波长范围为紫外、可见光、近红外波段，同时具有高吸收效率、高集成度等优点。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，具体涉及一种全通信波段覆盖的高速光电探测器。

背景技术

全通信波段覆盖的高速光电探测器具有较宽的光谱探测范围，近年来，宽光谱探测在环境监测、大气遥感、军事通信、公共生活等领域有着广泛的应用背景，其日益成为光电子应用领域所研究的热点问题。在当今大数据时代，随着信息数据的爆炸式增长，人们对于现有的通信系统的要求逐步提高。同时，急剧增长的数据处理量也给光电通信系统的制造带来了不小的调整。一方面光电模块的微型化、集成化已成趋势，另一方面低延时、宽波段探测也体现出其重要价值。

对于现有常规光电探测器来说，由于其吸收层材料单一，探测波长范围较窄，且对于入射光缺乏能捕获光子的有效结构，通常只能针对某一特定波长的光信号进行响应，故其在多频段的光电通信探测领域探测效率较低，难以实现全通信波段范围内的不同波长光信号的探测。因此，为实现对全通信波长的高效响应，制备一种全通信波段内的宽光谱光电探测器显得格外重要，其中，高速、高效、探测波段范围广等优点也符合当今急速发展的通信需求，为提高通信效率提供了新的思路。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种全通信波段覆盖的高速光电探测器，适用探测波长范围为紫外、可见光、近红外波段，同时具有高吸收效率、高集成度等优点。

本发明公开了一种全通信波段覆盖的高速光电探测器，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。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，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；