[发明专利]一种单光子雪崩二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种单光子雪崩二极管，其特征在于，包括：衬底层、器件层以及非周期性光栅；

所述器件层内嵌于所述衬底层内，所述非周期性光栅设置于所述器件层未被所述衬底层包覆的表面；

所述非周期性光栅用于使入射的光线发生衍射和共振耦合；

所述器件层用于基于入射光信号进行光电响应生成电信号。

2.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述衬底层包括交替设置的硅层和二氧化硅层，以形成谐振腔；或者，所述衬底层为硅层；

其中，包覆所述器件层的为硅层。

3.根据权利要求1或2所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述非周期性光栅为非周期性金属光栅。

4.根据权利要求1或2所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述非周期性光栅包括间隔设置的遮光部，相邻的两个所述遮光部之间设置镂空部；

其中，在垂直于所述遮光部的延伸方向上，至少两个所述遮光部的宽度不相等，和/或，至少两个所述镂空部的宽度不相等。

5.根据权利要求4所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，还包括钝化层；

所述钝化层设置于所述非周期性光栅和所述器件层之间，用于保护所述器件层。

6.一种单光子雪崩二极管的制备方法，其特征在于，所述方法用于制备权利要求1-5任一项所述的单光子雪崩二极管；所述方法包括：

提供衬底层；

在所述衬底层的一侧表面内嵌形成器件层；

在所述器件层未被所述衬底层包覆的表面形成非周期性光栅。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述提供衬底层，包括：

提供硅层；

或者所述提供衬底层，包括：

提供硅层；

在硅层一侧交替形成二氧化硅层和硅层，且以硅层结束。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述在所述器件层未被所述衬底层包覆的表面形成非周期性光栅，包括：

在所述器件层未被所述衬底层包覆的表面形成遮光层；

对所述遮光层进行图案化处理，保留遮光部，以形成所述非周期性光栅；

其中，所述非周期性光栅包括间隔设置的所述遮光部，相邻的两个所述遮光部之间设置镂空部；在垂直于所述遮光部的延伸方向上，至少两个所述遮光部的宽度不相等，和/或，至少两个所述镂空部的宽度不相等。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述形成遮光层，包括：

基于光刻的工艺在所述器件层未被所述衬底层包覆的表面形成预设区域，利用电子束蒸发或溅射的方式在所述预设区域形成所述遮光层；

所述对所述遮光层进行图案化处理，包括：

以光刻胶为掩膜对所述遮光层进行刻蚀，形成所述遮光部和所述镂空部；

洗去残余光刻胶得到所述非周期性光栅。

10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述在所述器件层未被所述衬底层包覆的表面形成非周期性光栅，包括：

利用具有预设图案的掩膜板对所述器件层未被所述衬底层包覆的表面进行遮挡，以掩膜沉积形成所述非周期性光栅。