[发明专利]GaAs基PHEMT和长波长谐振腔单片集成光探测器

说明书

GaAs基PHEMT和长波长谐振腔单片集成光探测器，该结构由GaAs基PHEMT和RCE两部分组成，所述GaAs基PHEMT和RCE被腐蚀截止层InGaP隔开；所述腐蚀截止层InGaP在所述N型高掺杂盖帽层GaAs上分子束外延生长而成；所述RCE由在腐蚀截止层InGaP上依次分子束外延生长的25对λ₀/4光学厚度的GaAs/AlAs DBR反射底镜、异变缓冲层/n接触层InAlGaAs、扩散阻挡层InAlGaAs、部分耗尽吸收层InGaAs、吸收层In_0.5Ga_0.5As、漂移增强层InAlGaAs、p接触层GaAs、八对GaAs/AlAs DBR反射顶镜。

技术领域

本发明涉及化合物半导体材料及器件技术领域，尤其涉及到一种单片砷化镓(GaAs)基赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)和谐振腔(RCE)光电集成探测器的结构。

背景技术

赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)具有高频、高速、高功率增益和低噪声系数的特点，因而在毫米波频段有着广泛的应用，大量应用于军事、太空和民用通讯领域，如毫米波雷达、电子战、智能装备、卫星通讯和辐射天文学等。

谐振腔增强型(RCE)光电探测器具有波长选择特性,无须外加滤波器,还能与MEMS等技术相结合,具备探测波长大范围调谐能力,因此,在密集波分复用(DWDM)光纤通信系统中有着很好的应用前景。

长波长InP基RCE光探测器在发展过程中遇到了一定的困难,现有InP系材料的折射率差不大,制作InP系高反射率的DBR需要的对数非常多,外延生长非常困难。相比之下,GaAs/AlAs结构的DBR由于两种材料的折射率差比较大,只需较少的对数即能获得较高的反射率,并且反射带宽较宽,从而提高了RCE光探测器的量子效率。

所以，将GaAs基PHEMT和长波长(1.55μm)RCE成在同一块衬底上，形成单片集成GaAs基PHEMT和RCE材料结构，实现器件的单片集成是本发明的一个重要价值。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种长波长单片GaAs基PHEMT和RCE光电集成探测器结构，以将GaAs基PHEMT和RCE集成在同一块衬底上，实现单片集成GaAs基PHEMT和RCE。

为达到上述目的，本发明提供了GaAs基PHEMT和长波长谐振腔单片集成光探测器，该结构由GaAs基PHEMT和RCE两部分组成，所述GaAs基PHEMT和RCE被腐蚀截止层InGaP隔开；所述GaAs基PHEMT由在GaAs衬底(1)上依次分子束外延生长GaAs缓冲层(2)、十五个周期的Al_0.22Ga_0.78As/GaAs超晶格层(3)、沟道下势垒层Al_0.22Ga_0.78As(4)、沟道层In_0.2Ga_0.8As(5)、空间隔离层Al_0.22Ga_0.78As(6)、平面掺杂层(7)、势垒层Al_0.22Ga_0.78As(8)、N型高掺杂盖帽层GaAs(9)构成；所述腐蚀截止层InGaP(10)在所述N型高掺杂盖帽层GaAs(9)上分子束外延生长而成；所述RCE由在腐蚀截止层InGaP(10)上依次分子束外延生长的25对λ₀/4光学厚度的GaAs/AlAsDBR反射底镜(11)、异变缓冲层/n接触层InAlGaAs(12)、扩散阻挡层InAlGaAs(13)、部分耗尽吸收层InGaAs(14)、吸收层In_0.5Ga_0.5As(15)、漂移增强层InAlGaAs(16)、p接触层GaAs(17)、八对GaAs/AlAs DBR反射顶镜(18)。

上述方案中，所述GaAs缓冲层(2)用于为后续外延层的生长提供平整的界面；该GaAs缓冲层(2)的厚度为300nm。