[发明专利]一种850nm波段零偏压工作的光电探测器的外延结构

说明书

本发明公开了一种850nm波段零偏压工作的光电探测器的外延结构。所述光电探测器的外延结构从下到上依次包括半绝缘GaAs衬底、缓冲层、阴极接触层、集电层、过渡层、耗尽GaAs吸收层、非耗尽GaAs吸收层、覆盖层和阳极接触层。本发明的外延结构用于光电探测器中，具有低暗电流、高响应度、高响应带宽和在零偏压下工作的特点，能够满足850nm波段短距离光互联系统的需求。

技术领域

本发明涉及一种850nm波段零偏压工作的光电探测器的外延结构，属于光电探测技术领域。

背景技术

在一些例如药物研发、环境气候变化模拟等领域的高性能计算系统中，对系统的数据传输速度具有很高的带宽需求。在这种短距离数据传输系统中，相较于传统的电互联，使用光互连的方式在能耗比、成本以及可靠性中更能体现出优势。现今的短距离光互联系统主要由工作在850nm波段的垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface EmittingLaser，VCSEL)，多模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF)和光电探测器构成，对光电探测器的性能要求主要包括高响应度，低噪声，以及高频率响应带宽等，工作在零偏压下的光电探测器可以在一定程度上减少系统的能耗和复杂度。目前常用的850nm PIN探测器通常需要高响应度和高带宽之间做取舍，无法两者兼顾，并且带宽受到偏压变化的影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有850nm波段光电探测器无法在零偏压下同时满足高响应度和高响应带宽等性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种850nm波段零偏压工作的光电探测器的外延结构，从下到上依次包括半绝缘GaAs衬底、GaAs缓冲层、Al_xGa_1-xAs阴极接触层、Al_xGa_1-x As集电层、渐变Al_xGa_1-xAs过渡层、耗尽GaAs吸收层、非耗尽GaAs吸收层、Al_xGa_1-xAs覆盖层和GaAs阳极接触层。所述的耗尽GaAs吸收层和非耗尽GaAs吸收层用于吸收波长在850nm波段的光子；所述的Al_xGa_1-xAs阴极接触层、Al_xGa_1-xAs集电层、渐变Al_xGa_1-xAs过渡层和Al_xGa_1-xAs覆盖层均采用AlGaAs材料，对波长在850nm波段的光子透明，Al_xGa_1-xAs阴极接触层用于使半导体主体与阴极之间形成欧姆接触，GaAs阳极接触层用于使半导体主体与阳极之间形成欧姆接触。

优选地，所述耗尽GaAs吸收层为本征GaAs层；所述非耗尽GaAs吸收层包括具有阶梯掺杂浓度的多层p型GaAs层；所述Al_xGa_1-x As集电层为本征Al_0.15Ga_0.85As层。

优选地，所述耗尽GaAs吸收层和Al_xGa_1-x As集电层的掺杂浓度均为1×10¹⁵cm^-3以下。

优选地，所述非耗尽GaAs吸收层包括掺杂浓度依次为2×10¹⁷cm^-3、5×10¹⁷cm^-3、1×10¹⁸cm^-3和2×10¹⁸cm^-3的四层p型GaAs层。