[发明专利]一种场效应导通沟道光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开一种场效应导通沟道光电探测器，包括波导层、耗尽层和电极层。耗尽层设置于所述波导层上；所述耗尽层包括沿横向并排设置的P型半导体和N型半导体，所述P型半导体和所述N型半导体之间形成耗尽区；所述耗尽区的宽度配置成根据入射至波导层的信号光的强度动态变化。电极层，包括第一电极以及第二电极；所述第一电极以及第二电极间隔的设置在所述耗尽层上，且所述第一电极与第二电极的两端配置为在没有信号光入射时，正好与耗尽区的边缘保持平齐。本发明实现了一种通过光控制导通沟道从而控制光电流的硅基光电探测器，其具有较高的信噪比，从而能降低误码率。

技术领域

本发明涉及光电探测器技术领域，具体涉及一种场效应导通沟道光电探测器及其制备方法。

背景技术

近年来，随着物联网的迅猛发展，光纤通信系统作为物联网的重要依托，其发展受到更多的重视。在长途骨干网领域，随着光传输技术的成熟和发展，世界范围内出现了干线传输网络的建设热潮，传输带宽、传输容量快速发展。

随着光纤通信系统的发展，光器件的发展也同样面临着机遇和挑战，如何开发出性能优良、价格低廉的光器件已经成为人们所面临的首要问题。硅基光电子器件具有易于集成、工艺成本低等优点，近些年来引起研究人员的广泛关注。硅(Si)材料作为微电子领域的传统材料，在加工工艺和制作成本上有着其他材料无可比拟的优势，硅基光电子集成技术应运而生。作为硅基光电集成技术中的重要的代表元件之一的光电探测器，它的作用就是把入射的光信号转化为电信号，以便后续的信号处理电路进行分析。硅基锗光电探测器经过十几年的发展，在结构上不断优化，性能进一步提高。

近年来，在学术界和工业界的持续创新努力下，各种高性能指标的波导集成的硅基锗光电探测器不断被提出，部分指标已经达到了商用三五族探测器的水平。目前PIN结构硅基锗探测器的光电流主要取决于光生载流子浓度，数值通常较小，从而导致其信噪比较低，进而导致误码率的升高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，目前PIN结构硅基锗探测器的光电流主要取决于光生载流子浓度，载流子浓度通常较小，导致其信噪比较低，进而导致误码率的升高。

为了解决以上技术问题，本发明提出一种场效应导通沟道光电探测器，包括

波导层；

耗尽层，设置于所述波导层上；所述耗尽层包括沿横向并排设置的P型半导体和N型半导体，所述P型半导体和所述N型半导体之间形成耗尽区；所述耗尽区的宽度配置成根据入射至波导层的信号光的强度动态变化；

电极层，包括第一电极以及第二电极；所述第一电极以及第二电极间隔的设置在所述耗尽层上，且所述第一电极与第二电极的两端配置为在没有信号光入射时，正好与耗尽区的边缘保持平齐。

优选的，所述第一电极和所述第二电极分别设置于所述耗尽区上垂直于横向的前后两端。

优选的，所述光电探测器还包括相互连接的二氧化硅外延层和基底硅层；所述波导层、所述耗尽层和所述电极层均设置于所述二氧化硅外延层之中。

优选的，所述P型半导体为P型锗基半导体，所述N型半导体为N型锗基半导体。

优选的，所述P型半导体为P型硅基半导体，所述N型半导体为N型硅基半导体。

优选的，所述光电探测器为三五族探测器。

本发明其次还提出一种如上所述的场效应导通沟道光电探测器的制备方法，包括以下制备步骤：

首先通过合金法、扩散法、离子注入法或者外延生长法制备具有PN结的半导体器件，形成所述P型半导体、耗尽区和所述N型半导体；其中，PN结的宽度以同一强度信号光能引起所述耗尽区宽度变化的最大值来设置；

然后在PN结上分别间隔沉积所述第一电极和所述第二电极，所述第一电极的两端和所述第二电极的两端分别连接于所述P型半导体和所述N型半导体；