【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电探测器，涉及一种基于法布里-珀罗谐振腔的高带宽-量子效率积光电探测器结构。
技术介绍
1、近年来，互联网流量的快速增长、数据中心互联需求的增长、5g网络的建设以及高速光通信的需求不断增长，已逐渐成为信息通信技术发展的重要基础，在各个领域有着广泛的应用前景。数据中心、5g网络、云计算、高清视频流等应用需要能够高效传输大量数据的解决方案，高速光通信已成为满足这些需求的关键技术之一。在高速光通信系统中，光电探测器是将光信号转换为电信号的关键组件，其必须具备高带宽、高灵敏度和低噪声的特性，以实现高速大容量数据传输。
2、基于第二代半导体的iii-v族化合物半导体光电探测器芯片，由于iii-v族化合物半导体带隙为直接带隙，且具有高的载流子迁移率，在理论上被认为是具有高的光电转化效率且可以实现高速工作的。但在实际器件结构中，为了减少载流子渡越时间来提高带宽，往往采用具有短吸收区的光电探测器结构，很难达到高的量子效率。高速光电探测器芯片在数据中心、高速数据通信等领域扮演着至关重要的角色。高速大容量的数据传输需要光电探测器芯片的响应带宽高，又需要光电探测器芯片的量子效率高。然而高带宽的要求往往使光电探测器具有短的吸收区，而吸收区厚度减小，相应的量子效率就会降低，进而使高速光电探测器芯片综合性能降低。
3、目前已有一些方法致力于优化带宽-量子效率的折中解决方案，如采用分布式布拉格反射镜(dbr)增加有效光程以提高量子效率，但仍然无法彻底解决高速光电探测器中带宽-量子效率互相制约的问题。如何在保证高速光电探
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于法布里-珀罗谐振腔的高带宽-量子效率积光电探测器，提高量子效率，突破带宽-量子效率的互相制约。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于法布里-珀罗谐振腔的高带宽-量子效率积光电探测器，其包括抗反射膜、下反射镜，以及位于抗反射膜和下反射镜之间的谐振腔层。
4、其中谐振腔层包括吸收层，以及可根据需要设置或不设置的上间隔层和下间隔层。若设置上间隔层和下间隔层，则谐振腔层包括上间隔层、下间隔层，以及位于上间隔层和下间隔层之间的吸收层；其中，上间隔层与抗反射膜接触，下间隔层与下反射镜接触。
5、进一步的，谐振腔层的光学厚度需满足谐振条件：
6、
7、式中，leff表示谐振腔层的光学厚度，λ表示入射光的波长，光波在谐振腔层与抗反射膜界面处的相位变化，表示光波在谐振腔层与下反射镜界面处的相位变化，m为整数。其中，谐振腔的光学厚度由其中各层的折射率与厚度之乘积相加得到。
8、进一步的，抗反射膜和下反射镜的反射率需满足量子效率最大化条件：
9、r1r2＝exp(-2αd)/4
10、式中，r1和r2分别表示抗反射膜和下反射镜的反射率，α表示吸收层对入射光的吸收率，d表示吸收层的厚度。
11、进一步的，抗反射膜的反射率为0～20％。
12、进一步的，吸收层的厚度为200nm～1000nm。
13、进一步的，下反射镜由交替的al0.85ga0.15as/al0.15ga0.85as半导体薄膜对组成。其交替的半导体薄膜对的对数为10～40对。
14、进一步的，抗反射膜由电介质构成，其通过在谐振腔层表面进行淀积得到。
15、本专利技术的有益效果在于：
16、(1)通过抗反射膜和下反射镜形成法布里-珀罗谐振腔，使特定波长的光在谐振腔层中反复振荡，极大提高了有效光程，即使采用短吸收层的光电探测器结构也能有高的量子效率，从而突破了带宽-量子效率互相制约的问题；
17、(2)通过精确调制抗反射膜和下反射镜的反射率，使谐振腔层中的光学限制效应最大化，在不改变吸收层结构的前提下使量子效率进一步提高；
18、(3)本专利技术公开的高速光电探测器结构中所有参数都能通过仿真模型精确计算并通过标准半导体制造工艺进行加工制造，具有实用性。
19、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
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1.一种基于法布里-珀罗谐振腔的高带宽-量子效率积光电探测器，其特征在于：其包括抗反射膜、下反射镜以及位于所述抗反射膜和下反射镜之间的谐振腔层；所述谐振腔层包括上间隔层、下间隔层以及位于所述上间隔层和下间隔层之间的吸收层；所述上间隔层与所述抗反射膜接触，所述下间隔层与所述下反射镜接触。
2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于：所述谐振腔层的光学厚度需满足谐振条件：
3.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于：所述抗反射膜和下反射镜的反射率需满足量子效率最大化条件：
4.根据权利要求3所述的光电探测器，其特征在于：所述抗反射膜的反射率为0～20％。
5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于：所述吸收层的厚度为200nm～1000nm。
6.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于：所述下反射镜由交替的Al0.85Ga0.15As/Al0.15Ga0.85As半导体薄膜对组成。
7.根据权利要求6所述的光电探测器，其特征在于：交替的半导体薄膜对的对数为10～40对。
【技术特征摘要】
1.一种基于法布里-珀罗谐振腔的高带宽-量子效率积光电探测器，其特征在于：其包括抗反射膜、下反射镜以及位于所述抗反射膜和下反射镜之间的谐振腔层；所述谐振腔层包括上间隔层、下间隔层以及位于所述上间隔层和下间隔层之间的吸收层；所述上间隔层与所述抗反射膜接触，所述下间隔层与所述下反射镜接触。
2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于：所述谐振腔层的光学厚度需满足谐振条件：
3.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于：所述抗反射膜和下反射镜的反射率需满足...
【专利技术属性】
技术研发人员：李光昊，黄晓峰，谢芳吉，张鹏辉，任江，漆雪松，兰林，任丽，牟松，崔大健，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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