技术特征：
1.一种水平拉通型锗硅雪崩光电探测器，其特征在于：包括第一输入条形波导(1)、第一双层锥形基板(2)、第二输入条形波导(7)、第二双层锥形基板(8)、第一电极(4)和第二电极(11)；第一输入条形波导(1)和第二输入条形波导(7)沿同一直线依次连接形成整条输入条形波导，整条输入条形波导的两侧对称设置有第一双层锥形基板(2)、第二双层锥形基板(8)，第一双层锥形基板(2)和第二双层锥形基板(8)均通过自身的一个端面与整条输入条形波导接触连接，且第一双层锥形基板(2)和第二双层锥形基板(8)的另一个端面均小于自身与整条输入条形波导接触连接的端面，第一双层锥形基板(2)、第二双层锥形基板(8)各自在靠近整条输入条形波导一侧的顶面开设有一个平行于整条输入条形波导的条形凹槽，分别作为第一浅刻蚀槽(14)、第二浅刻蚀槽(15)；第一双层锥形基板(2)位于第一浅刻蚀槽(14)外侧的部分作为第一欧姆接触层(3)，第二双层锥形基板(8)位于第二浅刻蚀槽(15)外侧的部分作为第二欧姆接触层(12)，第一双层锥形基板(2)在第一浅刻蚀槽(14)处的部分和整条输入条形波导靠近第一浅刻蚀槽(14)处的部分共同构成第一电荷收集区(5)，第二双层锥形基板(8)在第二浅刻蚀槽(15)处的部分和整条输入条形波导靠近第二浅刻蚀槽(15)处的部分沿从第二欧姆接触层(12)到整条输入条形波导的方向依次分为第二电荷收集区(10)和电荷区/雪崩倍增区(9)；所述第一欧姆接触层(3)、第一电荷收集区(5)、硅本征区(13)、电荷区/雪崩倍增区(9)、第二电荷收集区(10)和第二欧姆接触层(12)的两端均分别与第一双层锥形基板(2)远离整条输入条形波导的端面的两端齐平，整条输入条形波导在第一电荷收集区(5)和电荷区/雪崩倍增区(9)之间的部分作为硅本征区(13)，所述第一双层锥形基板(2)和第二双层锥形基板(8)两侧的端部均为三角形，且所述第一双层锥形基板(2)两侧的端部均通过三角形部分分别与第一输入条形波导(1)和第二输入条形波导(7)过渡连接，且所述第二双层锥形基板(8)两侧的端部均通过三角形部分分别与第一输入条形波导(1)和第二输入条形波导(7)过渡连接，所述第一双层锥形基板(2)靠近第一输入条形波导(1)的三角形部分、所述第二双层锥形基板(8)靠近第一输入条形波导(1)的三角形部分以及第一双层锥形基板(2)靠近第一输入条形波导(1)的三角形部分与第二双层锥形基板(8)靠近第一输入条形波导(1)的三角形部分之间的第一输入条形波导(1)部分构成第一锥形模式转换区，所述第一双层锥形基板(2)靠近第二输入条形波导(7)的三角形部分、所述第二双层锥形基板(8)靠近第二输入条形波导(7)的三角形部分以及第一双层锥形基板(2)靠近第二输入条形波导(7)的三角形部分与第二双层锥形基板(8)靠近第二输入条形波导(7)的三角形部分之间的第二输入条形波导(7)部分构成第二锥形模式转换区，第一欧姆接触层(3)、第一电荷收集区(5)、电荷区/雪崩倍增区(9)、第二电荷收集区(10)和第二欧姆接触层(12)均通过离子注入掺杂制备形成，且离子注入掺杂的离子浓度不同；硅本征区(13)、第一锥形模式转换区和第二锥形模式转换区均未进行离子注入掺杂处理；硅本征区(13)顶面开设有一个平行于整条输入条形波导的第二条形凹槽，第二条形凹槽内布置锗材料形成锗吸收区(6)，所述第一电极(4)和第二电极(11)分别设置在第一欧姆接触层(3)和第二欧姆接触层(12)的顶面。2.根据权利要求1所述的一种水平拉通型锗硅雪崩光电探测器，其特征在于：第一欧姆接触层(3)的离子浓度大于第一电荷收集区(5)的离子浓度，第二欧姆接触层(12)的离子浓度大于第二电荷收集区(10)的离子浓度，第一电荷收集区(5)的离子浓度大于电荷区/雪崩倍增区(9)的离子浓度，第二电荷收集区(10)的离子浓度大于电荷区/雪崩倍增区(9)的离
子浓度。3.根据权利要求1所述的一种水平拉通型锗硅雪崩光电探测器，其特征在于：整条输入条形波导在硅本征区(13)所在槽两侧的部分的上表面分别形成高于第一浅刻蚀槽(14)和第二浅刻蚀槽(15)的台阶，两个所述台阶的宽度均为50-100nm。4.根据权利要求1所述的一种水平拉通型锗硅雪崩光电探测器，其特征在于：第一电荷收集区(5)和锗吸收区(6)之间直接连接布置。5.根据权利要求1所述的一种水平拉通型锗硅雪崩光电探测器，其特征在于：所述的硅本征区(13)的槽内向上外延生长锗而形成锗吸收区(6)。6.根据权利要求1所述的一种水平拉通型锗硅雪崩光电探测器，其特征在于：所述第一电荷收集区(5)、电荷区/雪崩倍增区(9)和第二电荷收集区(10)的宽度根据各自的离子浓度的设定而定。7.根据权利要求1所述的一种水平拉通型锗硅雪崩光电探测器，其特征在于：所述第一输入条形波导(1)和第一锥形模式转换区构成第一无源区；第一欧姆接触层(3)、第一电极(4)、第一电荷收集区(5)、锗吸收区(6)、硅本征区(13)、电荷区/雪崩倍增区(9)、第二电荷收集区(10)、第二欧姆接触层(12)和第二电极(11)构成有源区；第二锥形模式转换区和第二输入条形波导(7)构成第二无源区，所述第一无源区通过有源区连接到第二无源区，待输入光源从所述的第一无源区输入或第二无源区输入，或者从第一无源区和第二无源区同时输入。8.根据权利要求7所述的一种水平拉通型锗硅雪崩光电探测器，其特征在于：所述锗吸收区(6)位于有源区中心位置。9.根据权利要求8所述的一种水平拉通型锗硅雪崩光电探测器，其特征在于：所述第一欧姆接触层(3)、第一电荷收集区(5)、硅本征区(13)、电荷区/雪崩倍增区(9)、第二电荷收集区(10)和第二欧姆接触层(12)平行于整条输入条形波导方向的长度均相同，且所述锗吸收区(6)平行于整条输入条形波导方向的长度小于硅本征区(13)的长度，所述锗吸收区(6)的一端与相邻的硅本征区(13)的一端的距离等于所述锗吸收区(6)的另一端与相邻的硅本征区(13)的另一端的距离，所述距离为50-100nm。10.根据权利要求7所述的一种水平拉通型锗硅雪崩光电探测器，其特征在于：所述第一欧姆接触层(3)、第一电荷收集区(5)和电荷区/雪崩倍增区(9)均采用p型离子注入掺杂，第二电荷收集区(10)和第二欧姆接触层(12)均采用n型离子注入掺杂。
技术总结
本发明公开了一种水平拉通型锗硅雪崩光电探测器。包括第一无源区、第二无源区和有源区，第一无源区通过有源区连接到第二无源区，第一无源区、第二无源区均由输入条形波导与锥形模式转换区构成；有源区中，锗吸收区从硅本征区中生长出来，作为探测器的吸收区；锗吸收区一侧依次与第一电荷收集区和第一欧姆接触层相连，另一侧依次与电荷区/雪崩放大区、第二电荷收集区和第二欧姆接触层相连，第一欧姆接触层和第二欧姆接触层分别与第一电极和第二电极相连。本发明采用水平结构，能够降低加工成本，提高探测器的响应度，获得片上水平拉通型锗硅雪崩光电探测器，具有工艺简单、高响应度、大带宽、高灵敏度等优点。高灵敏度等优点。高灵敏度等优点。
技术研发人员：戴道锌 项宇銮
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.06.17
技术公布日：2022/10/20