[实用新型]一种850nm波段单载流子高速探测器

说明书

本实用新型涉及半导体光电子器件技术领域，尤其涉及一种850nm波段单载流子高速探测器，其不同之处在于：其包括入射端，所述入射端上由下至上依次包括衬底、第一收集层、第二收集层、过渡层、p型多量子阱吸收层、p型阻挡层和p型接触层，还包括正电极层和负电极层，所述正电极层位于所述p型接触层上，所述负电极层位于所述第一收集层上且位于所述第二收集层的一侧。本实用新型适于850nm波段工作，有利于提高探测器响应速率，增大探测带宽。

技术领域

本实用新型涉及半导体光电子器件技术领域，尤其涉及一种850nm波段单载流子高速探测器。

背景技术

光探测器是一种用来探测光或其他电磁辐射能量的装置，它把辐射能量转换成电流或电压，并从外部电路测量这些电流、电压值。大多数光电类型使用pn结，而基于Si或Ge的结称为Si电池或Ge电池。由于具有从可见光到近红外的良好特性，因此具有广泛的应用范围。当以施加反向偏置电压并取出电流的方式使用光伏器件时，其具有极佳的测量特性。通常称为光电二极管，它越来越多地代替光电倍增管。光电晶体管使用与光电二极管相同的检测方法，但结合了用于放大输出的机制。CCD也是光电探测器。

半导体光电探测器由于体积小、灵敏度商、响应速度快、易于集成，是最理想的光电探测器，典型的包括PIN光电二极管、雪崩二极管以及硅光电倍增管。在光纤通信，传感系统、高能物理、核医学等领域广泛应用。

单载流子高速探测器是一种新型的高速探测器，在大容量光纤通信系统和超高速测试系统的发展中，能够同时满足高响应速度和高饱和输出功率要求的光电二极管正成为人们关注的焦点。因为这样的光电二极管和光放大器组成的光接收机，其性能优于普通光电二极管(pin-PD)和后置电放大器组成的光接收机，从而可以省去电放大器，扩展了带宽的同时还简化了接收机的结构。

作为一种新型光电探测器，其独特的工作方式和高速、高饱和输出等特性，越来越受到专业技术研究领域和工业、产业界人士的极大关注，拥有非常广阔的市场前景。目前，在国外以日本NTT光子实验室为代表的一些研究机构对高饱和输出、高速InGaAs PD的研发应用，已取得了相当大的进展。

对普通的pin-PD而言，高电流密度工作时要保持高速响应是困难的，这些困难主要是由光生载流子产生的电场屏蔽即空间电荷效应引起的，所以要想得到高速、高饱和输出的光电二极管，基于InGaAs/InP pin PD结构，在进行光电二极管结构的设计时，人们为此采用多种方法来减少或消除引起空间电荷效应的因素。如采用分布或边耦合结构通过减少光生载流子的漂移空间距离来降低光电二极管空间电荷效应，提高了输出功率；采用优化参数的InGaAs、InP双耗尽区结构，通过减少光生载流子的漂移空间距离和InGaAs层的热阻影响来降低空间电荷效应，改善线性响应特性。

另一种方法是提高载流子漂移速度来降低器件的空间电荷密度，基于这一概念，1997年由日本NTT光子实验室T.Ishibashi等人成功研制出由p型中性光吸收层和n型宽带隙集结层构成，只用电子作为有源载流子的光电二极管，即单行载流子光电二极管(TC-PD)，实现了高达400kA/cm2及80GHz的3dB带宽，并利用该器件直接驱动40Gb/s光信号逻辑集成电路。

迄今为止，NTT光子实验已成功开发出不同规格的UTC-D，例如26mA的峰值电流和152GHz的3dB带宽，100mA的峰值电流和80GHz的3dB带宽，其中性能最好的是1.55m光照下，半峰宽(FWHM)为0.97ps及310GHz的3dB带宽以及约0.5V偏压下具有超高速特性的UTC-pd，由此可以看出UTC结构的光电二极管中能同时实现宽3dB带宽和高饱和输出的性能特性。