[发明专利]光电子部件

说明书

一种包括波导的光电子部件，波导包括光学有源区域(OAR)，OAR具有上表面和下表面；下部掺杂区域，其中下部掺杂区域位于OAR的下表面的至少一部分处和/或与之相邻，并且以第一方向从OAR侧向向外延伸；上部掺杂区域，其中上部掺杂区域位于OAR的上表面的至少一部分处和/或与之相邻，并且以第二方向从OAR侧向向外延伸；和位于下部掺杂区域与上部掺杂区域之间的本征区域。

技术领域

本发明涉及光电子部件，更具体地涉及带具有波导脊的光学有源区域的光电子部件。

背景技术

在平面光波回路/波导中的光学调制器和光电二极管的构造中，可能会存在性能和制造的容易性及成本方面的问题。在诸如SiGe调制器和Ge光电检测器之类的PIN结器件的情况下，需要通用结构以使得设计和制造将它们集成所在的器件更简单。

对于具有硅/锗(SiGe)介质的调制器来说，采用集总电极的弗朗兹-凯尔迪什(FK)效应被用于实现小尺寸、高速度、低驱动功率消耗和制造的容易性。硅/锗区域提供可有效用于在光谱的C-和L-波段中操作的电吸收效应。

在调制器波导结构中，有源波导可由SiGe制成，并且SiGe波导可以在它们的侧面上被掺杂，以提供有效的电接触并在SiGe波导中产生电场。

PIN器件可跨越有源本征区域创建场，并且此场的形状可能会影响性能。因此，可采用这样的设计框架，其允许器件设计者获得最有效的场，同时也容易制造。基本上器件分为垂直和水平的类别。垂直器件通常在结构的顶部和底部具有触点。在本发明的实施方案中，器件场是有效垂直的(虽然可能是稍微斜的)，但触点是侧向的，同时结构也是相对容易制造的。

发明内容

因此，本发明的实施方案旨在通过提供一种光电子部件来解决上述问题，所述光电子部件包括：包括波导脊的光学有源区域(OAR)，OAR具有上表面和下表面；下部掺杂区域，其中下部掺杂区域位于OAR的下表面的至少一部分处和/或与之相邻，并且以第一方向从波导脊侧向向外延伸；上部掺杂区域，其中上部掺杂区域位于OAR的波导脊的上表面的至少一部分处和/或与之相邻，并且以第二方向从波导侧向向外延伸；和位于下部掺杂区域与上部掺杂区域之间的本征区域。

对所谓“在和/或相邻”应该理解的是，下部掺杂区域可包括：在其下表面处位于OAR本身内的掺杂区域；和/或在OAR以外但与其下表面相邻(即与之电接触)的掺杂区域。

类似地，上部掺杂区域可包括：在其上表面处位于OAR本身内的掺杂区域；和/或在OAR以外但与其上表面相邻(即与之电接触)的掺杂区域。

第一方向和第二方向可以是彼此正相反的，使得它们以各自相反的方向远离波导脊的各自侧壁延伸。

下面阐述本发明的第一方面的实施方案的进一步的任选特征。

在一些实施方案中，OAR可由光学有源材料形成。光学有源材料可以是半导体材料，如Ge或SiGe。光学有源材料将至少部分地为本征半导体材料，但可以是掺杂的。光学有源材料可以是轻度掺杂的。光学有源材料可以是本征半导体或具有10¹⁵-10¹⁶cm^-3范围内的背景n掺杂或p掺杂的本征半导体。

在一些实施方案中，OAR由响应于所施加电场的施加而出现弗朗兹-凯尔迪什(Franz-Keldysh)效应的电吸收介质形成。按这种方式，可通过对上部掺杂区域和下部掺杂区域施加偏压来控制OAR内的光学吸收。光电子部件因此起到调制器的作用。

在其它实施方案中，OAR由适合在当跨越上部掺杂区域和下部掺杂区域施加偏压时检测到光后产生电流的光吸收介质形成。按这种方式，光电子部件起到光电二极管的作用。

含有OAR的波导可以是脊形波导、肋形波导、条形波导或任意合适的波导结构。