[发明专利]特定波长的硅光发射结构

权利要求书

1.一种基于硅的光发射器件，其通过雪崩载流子倍增来运行并且发射光，优选在850nm的硅的阈值波长探测范围以下发射光，该器件包括具有高掺杂的第一区域的第一主体，第一区域同第二区域相接，第二区域具有更低的掺杂，并接着同更高地掺杂的第三区域相接，从而发生从第一区域到第三区域的载流子转移。

2.依据权利要求1所述的硅光发射器件，包括附加的第三电金属终端，该第三电金属终端电接触第二区域，使更低地掺杂的第二区域中的电场分布被改变，以便从第二区域提取额外的载流子或向第二区域注入额外的载流子，以及以便增强来自器件的光发射，第一主体同第二主体相接，从而发生从第一主体到第二主体的光辐射的有效转移。

3.依据权利要求1所述的硅光发射器件，包括用于从第二区域提取额外的载流子或向第二区域注入额外的载流子的装置，以便增强来自器件的光发射，引起受激载流子与引入所述第二区域或一个构成第二区域边界的区域中的高密度的缺陷态的增强的再复合，第一主体同第二主体相接，从而发生从第一主体到第二主体的光辐射的有效转移。

4.依据权利要求1所述的硅光发射器件，包括用于增强来自器件的光发射的装置，以便引起受激载流子同构成第二区域边界的或与第二区域相接的或含在第二区域内的第二材料相互作用，从而因高能载流子与第二材料的相互作用而发生次级光子发射过程，第一主体同第二主体相接，从而发生从第一主体到第二主体的光辐射的有效转移。

5.依据权利要求1所述的硅光发射器件，包括用于从第二区域提取额外的载流子或向第二区域注入额外的载流子的装置，以便增强来自器件的光发射，第一区域嵌入第二区域，从而使沿着第一区域的边界的电场分布被改变，以及发生增强的受激载流子的倍增，从而增强来自器件的光发射，以及第一主体同第二主体相接，从而发生从第一主体到第二主体的光辐射的有效转移。

6.依据权利要求1到5之一所述的硅光发射器件，其中第一区域和第二区域隔开放置，以使具有非常低的掺杂水平的薄的第四区域被插在第一和第二区域之间，以便增强第一主体和第二主体之间的电场分布，以及增强来自器件的光发射，第一主体同第二主体相接，从而发生从第一主体到第二主体的光辐射的有效转移。

7.依据权利要求1到6之一所述的硅光发射器件，其中互补金属氧化物半导体(CMOS)技术被使用。

8.依据权利要求1到6之一所述的硅光发射器件，其中绝缘体上硅(SOI)技术被使用。

9.依据权利要求1到8之一所述的硅光发射器件，其中第一终端和第一区域相连，第二终端和第二区域相连，第三终端和第三区域相连，其中发射波长的调谐通过改变施加于终端的偏置电压而获得。

10.依据权利要求9所述的硅光发射器件，其中器件在第一终端和第二终端之间设有偏置电压的情况下运行，以提供450nm-750nm范围内的发射。

11.依据权利要求9所述的硅光发射器件，其中器件在第一终端和第三终端之间设有偏置电压的情况下运行，以提供650nm-850nm范围内的发射。