[实用新型]一种用于可见光通信的InGaN量子点光电探测器有效
申请号: | 201720003605.5 | 申请日: | 2017-01-04 |
公开(公告)号: | CN206370429U | 公开(公告)日: | 2017-08-01 |
发明(设计)人: | 刘晓燕;陈志涛;刘宁炀;任远;刘久澄;何晨光;张康;赵维 | 申请(专利权)人: | 广东省半导体产业技术研究院 |
主分类号: | H01L31/0352 | 分类号: | H01L31/0352;H01L31/105 |
代理公司: | 广东世纪专利事务所44216 | 代理人: | 刘卉 |
地址: | 510651 广*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 可见 光通信 ingan 量子 光电 探测器 | ||
技术领域
本实用新型涉及半导体光电子器件技术领域,具体是涉及一种用于可见光通信的InGaN量子点光电探测器。
背景技术
近年来,随着白光发光二极管被应用于通信系统的信号发射端,可见光通信技术(Visible-Light Communication,VLC)成为半导体照明向超越照明发展的重要趋势之一,同时VLC作为物联网领域的一种新技术、作为短距离通信方式的一种补充,引起了越来越多的关注。VLC技术是以可见光波(波长为380~780nm)作为传输媒介的一种短距离光无线通信方式,与通常采用的WiFi、ZigBee、RFID 等无线电波通信方式相比,具有对传输速率快、保密性好、无电磁污染、频谱无需授权等诸多优点。
然而,现行的VLC技术中,仍存在一些突出的问题,需要进一步的研究。目前可见光通信常用的光电探测器主要有三种:普通光电二极管(PD)(常用材料为Si和GaP)、雪崩光电二极管(APD)、图像传感器(阵列集成式PD),这些光电探测器虽然具有材料体系成熟、工艺技术稳定的优点、能够满足现有调制带宽与传输速率要求。但是这些探测器也存在光电转换效率不高、容易受到环境光背景干扰、灵敏度低、体积大、不利于集成等不足,严重限制了可见光通信技术的进一步发展。
相对于传统的Si、GaP材料,InGaN半导体因其较高的饱和电子迁移速率、波长可调范围广等的优点成为新型光电探测器的理想材料。同时,目前在VLC系统中用作发射端光源的白光LED主要有两种形式:1)InGaN/GaN多重量子阱蓝光LED激发黄光荧光粉发出白光;2)InGaN蓝光LED与红、绿LED组合发出白光,因此以InGaN为感光材料能够使探测器的吸收光谱与光源的发射光谱保持一致,由此可见,InGaN基可见光探测器在高速高效可见光通信中具有极大潜力。
InGaN基光电探测器主要有肖特基型、MSM型、p-i-n多量子阱型等结构类型,为保证量子效率和响应度,均需要生长比较厚的InGaN材料以增加对光子的吸收率。然而,由于InGaN的面内晶格常数比GaN大,在GaN上生长InGaN时,存在着因晶格失配引起的压应力,且随着InGaN厚度的增加,压应力会逐渐增大,形成三维岛状结构或者生成大量位错,使得晶体质量严重恶化。因此,生长高质量的厚膜InGaN材料仍面临着技术挑战,限制了InGaN基光电探测器在VLC系统中的实际应用。
发明内容
本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足,提供一种结构简单可靠、使用安全、制造容易、材料厚度小的用于可见光通信的InGaN量子点光电探测器。
本实用新型的技术方案是这样实现的:
本实用新型所述的用于可见光通信的InGaN量子点光电探测器,包括具有p-i-n结构的InGaN量子点光电探测器本体,其特点是:所述InGaN量子点光电探测器本体包括由下往上依次设置的衬底、n型GaN层、InGaN/GaN量子点结构层和p型GaN层,其中所述p型GaN层的表面上设置有p型GaN欧姆接触结构,所述InGaN量子点光电探测器本体的一侧设置有缺口,通过所述缺口使n型GaN层露出表面,且在该表面上设置有n型GaN欧姆接触结构,所述InGaN/GaN量子点结构层为(InGaN)n/(GaN)(n+1)的周期性结构,周期数n为1-20,每层InGaN量子点的厚度为1-5nm。
其中,所述衬底为蓝宝石衬底、SiC衬底、GaN衬底、AlN衬底、MoW衬底或其它可以生长GaN材料的衬底。
所述n型GaN层、InGaN/GaN量子点结构层和p型GaN层采用金属有机物化学气相衬底外延法(MOCVD)、分子束外延法(MBE)或氢化物气相外延法(HVPE)进行设置。
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