[发明专利]量子点宽谱单光子探测器及其探测方法

摘要

本发明公开了一种量子点宽谱单光子探测器及其探测方法。可见光到红外波段的单光子入射到器件有源区，量子点层吸收光子后产生激子，激子在受到量子点与多孔硅层异质结突变电场作用后发生分离，形成电子空穴对，载流子在电场作用下朝电极运动。器件在盖革模式的反偏电压下，重掺杂N+型层和重掺杂P+型层构成的PN结形成长耗尽区，载流子在高电场作用下加速碰撞，增益放大，形成可侦测电流。本发明具有探测效率高、室温、宽光谱、与集成电路CMOS工艺兼容、能将猝灭等控制和读出电路集成在单芯片上的优点，在少量光子和单光子探测器市场上应用前景广阔。

主权项

量子点宽谱单光子探测器，其特征在于：包括光吸收层、雪崩倍增结构层；所述光吸收层包括量子点层、多孔硅层，所述量子点层下方设置有多孔硅层；所述量子点层，用于吸收光子；所述多孔硅层，用于作为量子点吸收光子的宿主材料；所述雪崩倍增结构层为平面型硅雪崩二极管，所述硅雪崩二极管设置在多孔硅层下方，所述硅雪崩二极管包括重掺杂N+型层、重掺杂P+型层、P型层、重掺杂P型掩埋层、N型硅衬底、Au阴极、Au阳极、重掺杂P+区、重掺杂N++区；所述P型层长在重掺杂P型掩埋层上，所述重掺杂P型掩埋层，用于确保电流通路的低阻，在结构底部形成电极层；所述重掺杂N+型层嵌入P型层，用于制造出盆型区，形成虚拟保护环；所述P型层内注入重掺杂P+型层，用于决定有源区；所述重掺杂P+区10热沉提供了电极接触；所述Au阴极8、Au阳极9形成电极；所述重掺杂N++区长在N型硅衬底上，用于将单光子探测器与芯片上周围器件电学隔离。