[实用新型]一种高速光电探测器

说明书

本实用新型实施例提供一种高速光电探测器，该光电探测器外延结构从下至上依次包括：衬底、InP缓冲层、N⁺‑InGaAs接触层、N型InP、InGaAsP带隙过渡层、InGaAs本征吸收层、P型掺杂渐变InGaAs光窗层，其中：P型掺杂渐变InGaAs光窗层中掺杂InGaAs材料的浓度逐渐改变，在N型InP层经N⁺‑InGaAs接触层引出N型欧姆电极，在P型掺杂渐变InGaAs光窗层引出P型欧姆电极。本实用新型实施例提供的一种高速光电探测器，光窗采用掺杂渐变的InGaAs材料作为P区结构，该结构能够在P区建立扩散自建电场，自建电场有效地克服了光生载流子的自吸收问题，从而有效提高光电探测器的量子效率和响应速度，满足高速通信系统的传输需求。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种高速光电探测器。

背景技术

随着人类信息化建设的逐步加深以及经济全球化趋势的加剧，人类社会生活各方面对信息获取和交换的数量在不断的增加，对海量数据的长距离传输和带宽移动接入的需求日益凸显。高速、超高速光纤通信技术及宽带光载无线技术作为解决这些问题的主要方法，得到了极大的关注，一个光纤通信系统包括半导体激光器、半导体探测器和光纤等光电器件，其中，光电探测器是光接收机的核心，通过探测器把光信号还原为电信号进行信号处理，它的性能直接影响光纤通信的速度和带宽等。在其它领域，光电探测器也越来越多地应用于精确测量、光纤传感、光谱仪和遥感等系统中。

光电探测器是一种受光器件、具有光电变化的功能，光电探测器种类繁多，为了适应光通信向带宽方向发展需求，出现了各种不同类型的高速光电探测器，如雪崩光电探测器(简称APD)、金属-半导体-金属光电探测器(简称MSM)、PIN光电探测器等，APD同时兼具探测和放大两种功能，但结构复杂；MSM无需制造pn结，结合于难于掺杂的半导体材料，它同电子器件的制造工艺完全相容，但性能较差，而PIN结构和制作工艺比较简单，性能优异，成本较低，因此应用最为广泛。

特别是以InGaAs为吸收材料的光电探测器得到了极大的发展，现有技术中以InGaAs为吸收材料的光电探测器一般采用p-InP/i-InGaAs/n-InP结构，由于p-InP/i-InGaAs存在异质结势垒，势垒会影响载流子的传输速度，从而导致现有的光电探测器的响应速度慢。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型实施例提供一种高速光电探测器。

本实用新型实施例提供一种高速光电探测器，所述光电探测器外延结构从下至上依次包括：衬底、InP缓冲层、N⁺-InGaAs接触层、N型InP、InGaAsP带隙过渡层、InGaAs本征吸收层、P型掺杂渐变InGaAs光窗层，其中：

所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层中掺杂InGaAs材料的浓度逐渐改变，在所述N型InP层经所述N⁺-InGaAs接触层引出N型欧姆电极，在所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层引出P型欧姆电极。

优选地，所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层的上表面覆盖一层增透膜，所述增透膜为SiN_x单层膜或SiO₂/SiN_x复合膜。

优选地，所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层中掺杂InGaAs材料的浓度由2e¹⁷cm^-3增加至2e¹⁹cm^-3。

优选地，所述衬底为掺杂Fe的InP材料，所述衬底的厚度范围为330μm-370μm。

优选地，所述InP缓冲层的材料为i-InP，所述InP缓冲层的厚度范围为0.1μm-0.5μm，i-InP的浓度小于10¹⁵cm^-3。