[发明专利]一种新型结构的单光子探测器

摘要

本发明提供一种新型结构的单光子探测器，其主体结构是一个共振隧穿二极管，并在双势垒结构上方依次外延生长隔离层、n+‑i‑p+倍增区和吸收层。探测器工作时加正向偏压，单光子从集电极入射，并在吸收层产生光生电子‑空穴对，光生空穴在电场作用下进入倍增区获得倍增，并在隔离层累积，进而改变双势垒两侧的电势，增大了隧穿电流。本发明采用n+‑i‑p+倍增区的设计方案，通过调节n+层和p+层的厚度及掺杂浓度，能够有效地调节倍增区内部的电场强度，从而达到对倍增区倍增倍数的灵活控制。通过加入倍增区，有效地提高了探测器的峰值电流。与未添加倍增区的单光子探测器相比，其工作温度可以大幅提高。

主权项

一种新型结构的单光子探测器，探测器从底层至上层依次为：衬底(1)、电极(12)、发射极(2)、发射极上隔离层(3)、势垒层(4)、量子阱(5)、势垒层(4)、势垒层上隔离层(6)、p+层(7)、倍增层(8)、n+层(9)、吸收层(10)、集电极(11)、电极(12)，其特征在于：势垒层(4)、量子阱(5)、势垒层(4)构成双势垒结构，使探测器具有共振隧穿效应；p+层(7)、倍增层(8)、n+层(9)构成倍增区，使探测器具有倍增效应；探测器的光响应源于共振隧穿效应和倍增效应两种效应的叠加。