[发明专利]一种非对称沟道量子点场效应光子探测器

摘要

本发明公开了一种非对称沟道量子点场效应光子探测器，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。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。器件高灵敏度光传感功能在于源漏之间几十到百纳米量级的导电通道的宽度将受到源漏电压的自身调控，二维电子气的临近位置的量子点在有光入射的情况下将限制单个的电荷，这将极大改变纳米沟道的开关状态，形成沟道电导的巨大变化，从而完成高灵敏度光探测。

主权项

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；所述源漏沟道与外部自由空间之间以百纳米量级刻蚀槽隔离，源漏沟道具有单向电流导通性；所述光子探测器的外延结构自衬底向上包括：(1)形成的二维电子气或空穴气的异质结和掺杂层，所述异质结是InGaAs/InAlAs材料，当异质结中InAlAs材料为N型δ掺杂时，InGaAs材料中形成自由电子气；当InAlAs材料为P型δ掺杂时，InGaAs材料中形成自由空穴气；其中，δ掺杂位于宽禁带的InAlAs材料层，根据掺杂浓度不同δ掺杂距离所述异质结的界面的距离为10nm～50nm；(2)光吸收层，材料为InGaAs或者InGaAsP；(3)量子点电荷限制层，根据载流子在量子点中的寿命不同，材料为InAs/InP，InAs/InGaAsP，InAs/InAlAs或GaSb/InGaAs；(4)表面层，为100nm～300nm的InAlAs肖特基层，和InGaAs表面盖层；在有光入射的情况下，沟道中吸收区吸收光子产生电子空穴对，电子和空穴在内建或者外加电场下分离，量子点将限制单个的光生载流子，从而改变耗尽电场或者通过静电引力改变纳米沟道的开关状态，形成沟道电导变化，从而完成高灵敏度光探测。