[发明专利]光电传感器

权利要求书

1.一种红外辐射IR光电传感器，包括：

半导体衬底，其包括沿着辐射输入导管与辐射输出导管之间的长度延伸的硅波导，所述辐射输入导管被配置成将辐射耦合到所述硅波导中，而所述辐射输出导管被配置成耦合来自所述硅波导的辐射，其中，所述硅波导被配置成以单模将所述辐射从所述辐射输入导管运送到所述辐射输出导管，以形成从所述硅波导向外延伸以与样品相互作用的渐逝场；

缓冲层，具有连续地接触所述硅波导的在所述辐射输入导管与所述辐射输出导管之间的下表面的平坦上表面；以及

被配置为将来自辐射源的辐射耦合到所述硅波导内的耦合元件，其中，所述耦合元件包括多个分离的层，所述多个分离的层包括不同材料并且从所述硅波导的上表面垂直地延伸到所述缓冲层并且在沿着所述硅波导的长度水平延伸的方向上堆叠。

2.根据权利要求1的IR光电传感器，还包括：

辐射源，其被配置成生成辐射，所述辐射在所述辐射输入导管处被耦合到所述硅波导中；以及

辐射检测器，其被配置成测量所述辐射的一个或多个特性，所述辐射在所述辐射输出导管处从所述硅波导被耦合。

3.根据权利要求2的IR光电传感器，其中，

所述辐射检测器包括针孔二极管。

4.根据之前权利要求中任一权利要求的IR光电传感器，其中所述缓冲层定位在所述半导体衬底与所述硅波导之间，其中，所述缓冲层将所述辐射与所述半导体衬底光隔离。

5.根据权利要求4的IR光电传感器，其中，

所述缓冲层包括氮化硅层或非晶碳层。

6.根据权利要求4的IR光电传感器，还包括：

一个或多个背侧腔，所述一个或多个背侧腔在所述硅波导之下垂直定位，并且从所述半导体衬底的背侧垂直延伸到所述缓冲层。

7.根据权利要求6的IR光电传感器，其中，

所述一个或多个背侧腔包括六边形形状。

8.根据权利要求6的IR光电传感器，

其中，所述一个或多个背侧腔包括多个微腔，所述多个微腔从所述半导体衬底的背侧延伸到所述缓冲层并且具有小于所述硅波导的宽度的直径；并且

其中，所述多个微腔沿着所述半导体衬底的背侧以周期性的图案被设置。

9.根据权利要求1至3中的任一权利要求的IR光电传感器，其中，

所述辐射源包括了包括在所述硅波导内的电阻元件。

10.根据权利要求4的IR光电传感器，其中，

所述硅波导包括脊型波导，所述脊型波导包括位于所述缓冲层之上的硅鳍状物。

11.根据权利要求2的IR光电传感器，其中，

所述硅波导包括光子晶体波导，所述光子晶体波导具有位于所述缓冲层上的硅层内的多个腔，其中，所述多个腔在光子晶体波导区的相对的侧上被横向设置，所述光子晶体波导区被配置成将所述辐射从所述辐射源运送到所述辐射检测器。

12.根据权利要求11的IR光电传感器，其中，

所述光子晶体波导包括沿着所述光子晶体波导区的长度定位的一个或多个波导腔。

13.一种红外辐射IR光电传感器，包括：

红外辐射IR源，其被配置成生成具有在电磁频谱的红外区中的波长的IR辐射；

红外辐射IR检测器，其被配置成测量IR辐射的一个或多个性质；

硅衬底；

位于所述硅衬底之上并且具有第一折射指数的缓冲层；

位于所述缓冲层之上并且具有不同于第一折射指数的第二折射指数的硅波导，其中，所述硅波导具有在IR源与IR检测器之间延伸的长度；以及

被配置为将来自所述IR源的辐射耦合到所述硅波导内的耦合元件，其中，所述耦合元件包括多个分离的层，所述多个分离的层包括不同材料并且从所述硅波导的上表面垂直地延伸到所述缓冲层并且在沿着所述硅波导的长度水平延伸的方向上堆叠，

其中，一旦将所述IR辐射从所述IR源运送到所述IR检测器，所述硅波导就生成从所述硅波导向外延伸以与样品相互作用的渐逝场。