[发明专利]包括能独立控制的吸收区电场和倍增区电场的器件

权利要求书

1.一种包括倍增区的器件，包括：

与第一端子关联的第一区；

与第二端子关联并通过所述倍增区与所述第一区间隔开的第二区，其中所述倍增区包括第一部分和位于所述第一部分上的第二部分，并且所述第二部分具有台阶式几何形状；以及

设置在所述倍增区的第二部分上并与第三端子关联的吸收区；

其中基于所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子，倍增区电场相对于吸收区电场能独立控制。

2.根据权利要求1所述的器件，其中所述倍增区和所述吸收区被成形为谐振腔，以提供谐振增强和沿所述谐振腔的具有比所述器件的线性尺寸更大的有效长度的光吸收路径。

3.根据权利要求2所述的器件，其中所述光吸收路径用于实现基于沿所述光吸收路径的多个往返的光吸收。

4.根据权利要求1所述的器件，其中所述倍增区电场用于基于所述第一区和所述第二区之间的间隔距离在所述倍增区中产生放大的雪崩效应。

5.根据权利要求1所述的器件，其中所述倍增区是与碰撞电离系数关联的未掺杂本征材料。

6.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一区、所述倍增区的第一部分、以及所述第二区作为波导谐振结构被设置在衬底中，并且所述倍增区的第二部分作为缓冲层被设置在衬底上。

7.根据权利要求1所述的器件，进一步包括波导，用于基于耦合系数将来自所述波导的光精密地耦合入所述倍增区中，以形成基于谐振波长的谐振增强。

8.根据权利要求1所述的器件，进一步包括设置在所述吸收区和所述倍增区之间的电荷层以将所述倍增区电场限制在所述倍增区。

9.一种谐振雪崩光电二极管APD，包括：

绝缘体上硅SOI衬底，包括基于与第一端子关联的第一区、本征硅倍增区、以及与第二端子关联的第二区的PIN结，其中所述倍增区包括第一部分和位于所述第一部分上的第二部分，并且所述第二部分具有台阶式几何形状；以及

设置在所述倍增区的第二部分上并具有第三端子的吸收区；

其中基于所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子，倍增区电场相对于吸收区电场能独立控制。

10.根据权利要求9所述的APD，其中所述吸收区与中等吸收系数关联，并且所述倍增区基于低光吸收系数对于耦合的光基本透明。

11.根据权利要求9所述的APD，其中所述倍增区电场基于小于或等于大约12伏特的雪崩击穿电压。

12.根据权利要求9所述的APD，其中所述倍增区的第二部分是设置在所述SOI衬底上的本征硅缓冲层。

13.一种对光电二极管进行偏置的方法，包括：

基于第一端子，偏置所述光电二极管的第一区；

基于第二端子，偏置所述光电二极管的第二区，其中所述第二区通过倍增区与所述第一区间隔开，其中所述倍增区包括第一部分和位于所述第一部分上的第二部分，并且所述第二部分具有台阶式几何形状；以及

基于第三端子，偏置所述光电二极管的设置在所述倍增区的第二部分上的吸收区；

其中基于对所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子的偏置，倍增区电场相对于吸收区电场能独立控制。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括基于精密耦合的光在所述吸收区产生载流子，并且偏置所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子，以将所产生的载流子以低于碰撞电离阈值的能级从所述吸收区传输至所述倍增区。