[发明专利]一种非对称沟道量子点场效应光子探测器

权利要求书

1.一种非对称沟道量子点场效应光子探测器，其特征在于，所述光子探测器基于源漏沟道结构，且源漏沟道为非对称结构，所述源漏沟道的导电率由源漏电压进行自调控，光探测的敏感区域位于源漏沟道的中心。

2.根据权利要求1所述的光子探测器，其特征在于：所述源漏沟道与外部自由空间之间以百纳米刻蚀槽隔离，源漏沟道具有单向电流导通性。

3.根据权利要求1所述的光子探测器，其特征在于，所述光子探测器的外延结构自衬底向上包括二维电子气形成层或二维电子空穴形成层、光吸收层、量子点电荷限制层和表面盖层，所述二维电子气形成层包括异质结和掺杂层。

4.根据权利要求3所述的光子探测器，其特征在于，所述二维电子气形成层材料是GaAs/AlGaAs或InGaAs/AlGaAs，自由电子来源于AlGaAs层中的Siδ掺杂；吸收层是GaAs基GaAs或者InGaAs材料；量子点材料为InAs/GaAs、InAs/AlGaAs、InAs/InGaAs、GaAs/AlGaAs、GaSb/GaAs、InGaSb/GaAs或AlSb/GaAs；表面盖层为n型低掺杂AlGaAs和表面GaAs层，以形成表面肖特势垒和量子点层的耗尽，形成光电导增加的光探测器器件。

5.根据权利要求3所述的光子探测器，其特征在于，所述二维空穴气形成层材料是GaAs/AlGaAs或InGaAs/AlGaAs，自由空穴来源于AlGaAs层中的P型δ掺杂；吸收层是GaAs基GaAs或者InGaAs材料；量子点材料为InAs/GaAs、InAs/AlGaAs、InAs/InGaAs、GaAs/AlGaAs、GaSb/GaAs、InGaSb/GaAs或AlSb/GaAs；表面盖层为n型低掺杂AlGaAs和表面GaAs层，以形成表面肖特势垒和量子点层的耗尽，形成光电导增加的光探测器器件。二维空穴气可以是在GaAs/AlGaAs界面形成，自由空穴来源于AlGaAs层中的P型δ掺杂；吸收层可以是GaAs吸收层；载流子限制量子点可以为InAs/GaAs(InAs/AlGaAs，InAs/InGaAs，GaAs/AlGaAs，GaSb/GaAs，InGaSb/GaAs，AlSb/GaAs)自组织量子点；表面的盖层为p型低掺杂AlGaAs和表面薄GaAs层，以形成表面肖特势垒和量子点层的耗尽，形成光电导增加的光探测器器件。

6.根据权利要求3所述的光子探测器，二维空穴气可以是在InGaAs/AlGaAs界面形成，自由空穴来源于AlGaAs层中的P型δ掺杂；吸收层可以是InGaAs吸收层；载流子限制量子点可以为InAs/GaAs(InAs/AlGaAs，InAs/InGaAs，GaAs/AlGaAs，GaSb/GaAs，InGaSb/GaAs，AlSb/GaAs)自组织量子点；表面的盖层为p型低掺杂AlGaAs和表面薄GaAs层，以形成表面肖特势垒和量子点层的耗尽，形成光电导增加的光探测器器件。

7.根据权利要求3所述的光子探测器，其特征在于，所述二维空穴气层是InP基InGaAs/InAlAs材料，自由空穴来源于InAlAs层中的N型δ掺杂；吸收层是InGaAs吸收层；量子点材料为InAs/InP、InAs/InGaAs(P)、InAs/InAlAs或GaSb/InGaAs；表面盖层为N型低掺杂InAlAs和表面InGaAs层，以形成表面肖特势垒和量子点层的耗尽，形成光电导增加的光探测器器件。

8.根据权利要求3所述的光子探测器，其特征在于，二维空穴气层材料是InP基InGaAs/InAlAs，自由空穴来源于InAlAs层中的P型δ掺杂；吸收层是InGaAs材料或者InGaAsP材料；量子点材料是InAs/InP、InAs/InGaAs(P)、InAs/InAlAs、GaSb/InGaAs；表面盖层为P型低掺杂InAlAs和表面、InGaAs层，以形成表面肖特势垒和量子点层的耗尽，形成光电导增加的光探测器器件。

9.根据权利要求2所述的光子探测器，其特征在于，所述刻蚀槽的侧壁垂直，槽内表面具有钝化的介质，源漏沟道外的区域与漏极拥有相同的势能，使得在正常工作状态下漏极与源漏沟道之间存在一定的电势差。

10.根据权利要求3所述的光电探测器，其特征在于，二维电子/空穴气在零工作电压的状态下为完全耗尽或者非耗尽状态，并且耗尽状态可以被源漏电压调控。