[发明专利]宽光谱硅单光子探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种宽光谱硅单光子探测器，其特征在于，包括硅衬底和位于所述硅衬底上的至少一个硅单光子探测单元，所述硅单光子探测单元包括第一欧姆接触电极、光吸收层、雪崩放大层和第二欧姆接触电极；

所述雪崩放大层具有相对的第一表面和第二表面，所述第一欧姆接触电极和所述光吸收层位于所述第一表面一侧，所述第二欧姆接触电极位于所述第二表面一侧；

所述光吸收层用于吸收不同波长的光子并且产生光生载流子；

所述第一欧姆接触电极和所述第二欧姆接触电极用于与外电路电连接，以在所述雪崩放大层上施加强电场；

所述雪崩放大层用于在所述强电场的作用下将所述光生载流子进行雪崩放大。

2.根据权利要求1所述的宽光谱硅单光子探测器，其特征在于，所述光吸收层为胶体量子点光吸收层、半导体量子点光吸收层、或者二维材料光吸收层。

3.根据权利要求2所述的宽光谱硅单光子探测器，其特征在于，所述雪崩放大层包括依次层叠设置的第一欧姆接触层、倍增层、第二欧姆接触层，所述第一欧姆接触层和所述倍增层形成pn结；

所述第一欧姆接触电极位于所述第一欧姆接触层一侧，所述第二欧姆接触电极位于所述第二欧姆接触层一侧，所述第一欧姆接触电极和所述第二欧姆接触电极用于给所述pn结施加强电场，以使所述光生载流子跨过所述光吸收层和所述第一欧姆接触层之间的能带势垒进入到所述雪崩放大层中。

4.根据权利要求3所述的宽光谱硅单光子探测器，其特征在于，所述第一欧姆接触层的厚度大于等于950μm。

5.根据权利要求4所述的宽光谱硅单光子探测器，其特征在于，所述光吸收层覆盖部分所述第一欧姆接触层，所述光吸收层所覆盖的区域形成入射窗，所述第一欧姆接触电极覆盖部分所述第一欧姆接触层，所述第一欧姆接触电极为金属电极；

所述第二欧姆接触电极覆盖在所述第二欧姆接触层上。

6.根据权利要求4所述的宽光谱硅单光子探测器，其特征在于，所述光吸收层覆盖所述第一欧姆接触层，所述第一欧姆接触电极覆盖所述光吸收层，所述第一欧姆接触电极为透明电极；

所述第二欧姆接触电极覆盖在所述第二欧姆接触层上。

7.根据权利要求4所述的宽光谱硅单光子探测器，其特征在于，所述雪崩放大层还包括保护结构，所述保护结构与所述第一欧姆接触层的尖端区域相对设置。

8.根据权利要求1至7任一项所述的宽光谱硅单光子探测器，其特征在于，所述硅单光子探测单元的数量为多个，多个所述硅单光子探测单元在所述硅衬底上呈阵列排布。

9.一种宽光谱硅单光子探测器，其特征在于，包括硅衬底和位于所述硅衬底上的至少一个硅单光子探测单元，所述硅单光子探测单元包括第一欧姆接触电极、光吸收层、雪崩放大层和第二欧姆接触电极；

所述雪崩放大层具有相对的第一表面和第二表面，所述第一欧姆接触电极、所述光吸收层和所述第二欧姆接触电极均位于所述第一表面一侧；

所述光吸收层用于吸收不同波长的光子并且产生光生载流子；

所述第一欧姆接触电极和所述第二欧姆接触电极用于与外电路电连接，以在所述雪崩放大层上施加强电场；

所述雪崩放大层用于在所述强电场的作用下将所述光生载流子进行雪崩放大。

10.一种宽光谱硅单光子探测器的制备方法，用于制备如权利要求1至9任一项所述的宽光谱硅单光子探测器，其特征在于，包括：

在硅衬底上形成第一欧姆接触层、倍增层和第二欧姆接触层以形成雪崩放大层；

将所述雪崩放大层浸泡在乙醚溶液中，并向所述乙醚溶液中照紫外光；

将所述雪崩放大层从所述乙醚溶液中取出，在所述雪崩放大层的第一表面形成光吸收层；

在所述第一表面上形成第一欧姆接触电极，在与所述第一表面相对的第二表面上形成第二欧姆接触电极；或者，在所述第一表面上形成所述第一欧姆接触电极和所述第二欧姆接触电极。