[发明专利]基于光子晶体的波导型锗光电探测器及制备方法

权利要求书

1.一种基于光子晶体的波导型锗光电探测器，其特征在于，所述锗光电探测器包括：

硅波导结构；

锗光电探测器，连接于所述硅波导结构，所述锗光电探测器的锗吸收区及所述锗吸收区外围的周边硅材料区中具有周期性排列的介质材料，以形成具有慢光效应的光子晶体结构。

2.根据权利要求1所述的基于光子晶体的波导型锗光电探测器，其特征在于：所述硅波导结构与所述光子晶体结构的周边硅材料区连接，且所述锗吸收区正对于所述硅波导结构。

3.根据权利要求1所述的基于光子晶体的波导型锗光电探测器，其特征在于：所述周边硅材料区的光通过直接耦合或消逝波耦合方式进入所述锗吸收区。

4.根据权利要求1所述的基于光子晶体的波导型锗光电探测器，其特征在于：所述锗光电探测器包括：

锗吸收区，所述锗吸收区外围具有周边硅材料区，所述锗吸收区具有相对的第一端及第二端，以及相对的第一侧及第二侧，所述锗吸收区的第一端与所述硅波导结构相对设置；

第一接触层及第二接触层，分别形成于所述锗吸收区的第一侧及第二侧的所述周边硅材料区中；

第一电极及第二电极，分别形成于所述第一接触层及第二接触层上。

5.根据权利要求1所述的基于光子晶体的波导型锗光电探测器，其特征在于：所述锗吸收区的材料包括SiGe、Ge、GeSn及GePb中的一种。

6.根据权利要求1所述的基于光子晶体的波导型锗光电探测器，其特征在于：所述介质材料呈圆柱形垂直贯穿所述锗吸收区及所述周边硅材料区。

7.根据权利要求1所述的基于光子晶体的波导型锗光电探测器，其特征在于：所述介质材料与所述锗吸收区及所述周边硅材料区形成具有周期性结构的谐振腔。

8.根据权利要求1所述的基于光子晶体的波导型锗光电探测器，其特征在于：所述介质材料包括空气或二氧化硅。

9.一种如权利要求1～8任意一项所述的基于光子晶体的波导型锗光电探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：

步骤1)，提供一SOI衬底，在所述SOI衬底的顶硅层上刻蚀出硅波导结构；

步骤2)，在所述SOI衬底的顶硅层以刻蚀出锗基材料选择性外延区域，所述锗基材料选择性外延区域底部保留部分厚度的顶硅层底层；

步骤3)，在所述锗基材料选择性外延区域选择性外延生长锗吸收区，采用离子注入及退火方法在所述锗吸收区外围的周边硅材料区中形成第一接触层及第二接触层；

步骤4)，通过光刻及刻蚀工艺在所述锗吸收区及周边硅材料区形成周期性排列的凹槽，并在所述凹槽中填充介质材料，以形成具有慢光效应的光子晶体结构；

步骤5)，通过光刻及刻蚀方法在所述第一接触层及所述第二接触层中定义第一电极区域及第二电极区域，并形成第一电极及第二电极。

10.根据权利要求9所述的基于光子晶体的波导型锗光电探测器的制备方法，其特征在于：所述锗吸收区的高度大于所述锗基材料选择性外延区域的深度。