[发明专利]纳米线光电二极管和制作纳米线光电二极管的方法

权利要求书

1.一种纳米线光电二极管(100，200，300，400)，包括：

包括锥形第一端部(106，206，306，406)的第一光波导(102，202，302，402)，所述第一端部包括第一尖端(108，208，308，408)；

包括锥形第二端部(110，210，310，410)的第二光波导(104，204，304，404)，所述第二端部包括与所述第一尖端隔开的第二尖端(112，212，312，412)；以及

包括至少一种半导体材料的至少一个纳米线(114，214，314，414)，所述纳米线以桥接配置连接所述第一尖端和所述第二尖端。

2.根据权利要求1所述的纳米线光电二极管，其中：

所述纳米线具有0.5μm到5μm的长度和10nm到500nm的直径；并且

所述第一尖端和所述第二尖端具有近似等于所述纳米线的直径的宽度或者直径。

3.根据权利要求1所述的纳米线光电二极管，其中所述第一尖端包括p型或者n型半导体材料，而所述第二尖端包括p型或者n型半导体材料中的另一种。

4.根据权利要求3所述的纳米线光电二极管，其中所述p型和n型半导体材料是多晶硅、非晶硅、微晶硅、金刚石或者类金刚石碳。

5.根据权利要求1所述的纳米线光电二极管，其中所述纳米线包括至少一种III-V族化合物半导体材料。

6.根据权利要求1所述的纳米线光电二极管，进一步包括：

具有表面(236，336，436)的衬底(230，330，430)；

其中所述第一光波导(202，302，402)被整体制造在所述衬底的表面上或者所述衬底的表面中；

并且所述第二光波导(204，304，404)被整体制造在所述衬底的表面上或者所述衬底的表面中；并且

其中所述第一光波导和第二光波导包括与所述衬底的表面相同的材料。

7.根据权利要求6所述的纳米线光电二极管，其中：

所述衬底的表面以及所述第一光波导和第二光波导包括第二半导体材料；

所述第二半导体材料任选地是非单晶材料；

所述第一光波导和第二光波导在所述衬底上彼此电隔离；

所述第一尖端包括p型或者n型半导体材料；并且

所述第二尖端包括p型或者n型半导体材料中的另一种。

8.根据权利要求6所述的纳米线光电二极管，其中：

所述衬底的表面以及所述第一光波导和第二光波导包括介电材料；

所述第一尖端用p型或者n型半导体材料(216)进行涂覆；并且

所述第二尖端用p型或者n型半导体材料中的另一种(218)进行涂覆。

9.根据权利要求1或6所述的纳米线光电二极管，其中所述纳米线光电二极管具有小于1飞法的电容和至少为10％的外量子效率。

10.根据权利要求1或6所述的纳米线光电二极管，其中所述锥形第一端部和锥形第二端部具有小于3°的锥度。

11.根据权利要求1或6所述的纳米线光电二极管，其中：

所述第一光波导包括第一布拉格反射器(122，222，322，422)；

所述第二光波导包括第二布拉格反射器(124，224，424，424)；并且

所述第一和第二布拉格反射器限定包括所述纳米线的光腔。

12.一种制造根据权利要求1或6所述的纳米线光电二极管的方法，包括从所述第一光波导的锥形第一端部的第一尖端生长所述至少一个包括至少一种第一半导体材料的纳米线，使得所述纳米线以桥接配置连接到与所述第一尖端隔开的所述第二光波导的锥形第二端部的第二尖端。

13.根据权利要求12所述的方法，其中：

所述纳米线具有0.5μm到5μm的长度和10nm到500nm的直径；并且

所述第一尖端和所述第二尖端具有近似等于所述纳米线的直径的宽度或者直径。