[发明专利]一种单光子雪崩光电探测器焦平面阵列及制备方法

权利要求书

1.一种单光子雪崩光电探测器焦平面阵列，其特征在于，包括由下至上设置的第一电极、衬底、缓冲层、吸收层、渐变层、电荷层、帽层和保护层；

所述第一电极设置于所述衬底的第一面，所述第一电极上设置有通光孔阵列，以使探测光通过所述通光孔阵列入射到所述焦平面阵列；

所述帽层内设置有阶梯状PN结阵列；

所述保护层设置于所述衬底的第二面，所述保护层内设置有第二电极阵列；

其中，所述第一面和所述第二面为相对的平面。

2.根据权利要求1所述的焦平面阵列，其特征在于，所述阶梯状PN结阵列包括至少一个阶梯状PN结；所述第二电极阵列包括至少一个第二电极；

所述衬底的厚度为150-300μm；所述保护层的厚度为500-1000nm；每个所述阶梯状PN结的深度为1.5-2μm；所述第二电极为圆形电极，相邻两个所述第二电极的中心间距为100-200μm；所述第一电极的材料为Au/Ge/Ni/Au；所述第二电极的材料为Ti/Au。

3.一种单光子雪崩光电探测器焦平面阵列的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底的第二面上依次外延生长缓冲层、吸收层、渐变层、电荷层和帽层；

在所述帽层上制备保护层，并在所述保护层上制备扩散窗口阵列，沿所述扩散窗口阵列形成位于所述帽层内的阶梯状PN结阵列；

沿所述扩散窗口阵列制备第二电极阵列；

在所述衬底的第一面上制备第一电极和通光孔阵列，以得到单光子雪崩光电探测器焦平面阵列，所述第一面和所述第二面为相对的平面。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在所述帽层上制备保护层，并在所述保护层上制备扩散窗口阵列，沿所述扩散窗口阵列形成位于所述帽层内的阶梯状PN结阵列，包括：

在所述帽层上制备保护层，并在所述保护层上依次光刻第一扩散窗口阵列和第二扩散窗口阵列，采用闭管扩散方法，沿所述第一扩散窗口阵列和所述第二扩散窗口阵列形成位于所述帽层内的阶梯状PN阶阵列；

所述沿所述扩散窗口阵列制备第二电极阵列，包括：

沿所述第二扩散窗口阵列，采用电子束蒸发结合电极剥离方法，制备第二电极阵列。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述帽层上制备保护层，并在所述保护层上依次光刻第一扩散窗口阵列和第二扩散窗口阵列，采用闭管扩散工艺沿所述第一扩散窗口阵列和所述第二扩散窗口阵列形成位于所述帽层内的阶梯状PN阶阵列，包括：

采用等离子体增强化学气相沉积法在所述帽层上制备保护层；

在所述保护层上光刻第一扩散窗口阵列，且腐蚀至所述帽层的表面；

采用闭管扩散方法，沿所述第一扩散窗口阵列，形成位于所述帽层内的预制PN结阵列；

刻蚀所述保护层，并采用等离子体增强化学气相沉积法在所述帽层上重新制备保护层；

在重新制备的所述保护层上光刻第二扩散窗口阵列，且腐蚀至所述帽层的表面；

采用闭管扩散方法，沿所述第二扩散窗口阵列，在所述预制PN结阵列的基础上形成位于所述帽层内的阶梯状PN结阵列。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述沿所述第二扩散窗口阵列，采用电子束蒸发结合电极剥离方法，制备第二电极阵列，包括：

沿所述第二扩散窗口阵列，光刻电极窗口阵列；

采用电子束蒸发方法，在所述电极窗口阵列上蒸发正面电极，并采用电极剥离方法对蒸发后的所述正面电极进行剥离，形成第二电极阵列。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底的第一面上制备第一电极和通光孔阵列，包括：

在所述衬底的第一面上，采用电子束蒸发结合电极剥离方法，制备第一电极和通光孔阵列。