一种太赫兹频段光电探测器的制作方法

本申请涉及光电技术应用领域，尤其涉及一种太赫兹频段光电探测器。

背景技术：

1、太赫兹(tera hertz，thz)波从广义上来讲，是指频率在0.1-10thz范围内的电磁波，其中1thz＝1000ghz，thz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，thz技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域。光电探测器是一种将入射光信号转换成电信号输出的光电器件，在光通信领域具有广泛的运用，特别是在光纤通信中，是决定整个光纤通信系统性能的关键器件。高速大功率光电探测器的研究，最早是在传统的pin光电探测器上进行改进的，其存在高带宽与高响应度之间的矛盾，而且高注入光强下的空间电荷效应限制了饱和输出光电流。单行载流子(uni-traveling-carrier，utc)结构只使用电子作为有效载流子，光的吸收不在本征区，而是在掺杂的p区，重量较大的空穴对光电流没有贡献。utc-pd(uni-traveling-carrier photodiode，单行载流子光电二极管)是高速大功率光电探测器的一种可选方案，它是1997年由日本ntt光子实验室t.ishibashi等人提出来的，只用电子作为有源载流子，能够有效地抑制空间电荷效应。

2、高速、高饱和光电探测器阵列输出的射频信号动态范围较大，可以在光通信系统中省去后级放大电路，降低接收机复杂度，同时也可以应用于相位阵列雷达、光子振荡器及远程光天线等对高线性度和高动态范围有特殊需求的应用场合，因此可以兼顾高速响应和高饱和电流的光电探测器阵列在民用及军用领域中均有非常广阔的应用前景。但对光电探测器性能要求：既要高速响应，又要高饱和输出功率，而单个pd(光电二极管)的输出功率有限，尤其到太赫兹频段仅有毫瓦级，而且pd的输出功率随着射频频率的增加而快速下降。

技术实现思路

1、本申请提供了一种太赫兹频段光电探测器，以解决现有技术中光电探测器输出功率低下的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种太赫兹频段光电探测器，包括：

3、电路基片、至少两个单行载流子光电二极管、射频微带电路；每个单行载流子光电二极管均包括一个n电极接触层和一个p电极接触层；

4、每个单行载流子光电二极管的第一端分别基于金属有机物化学汽相沉积技术与所述电路基片的第一边连接，每个单行载流子光电二极管的n电极接触层分别位于所述电路基片的上表面；所述第一边为所述电路基片中任意一个边；

5、每个单行载流子光电二极管的p电极接触层分别与所述射频微带电路的第一端连接，所述射频微带电路的第二端与外部电源连接。

6、本申请提供一种太赫兹频段光电探测器，该光电探测器包括电路基片、至少两个单行载流子光电二极管、射频微带电路；每个单行载流子光电二极管均包括一个n电极接触层和一个p电极接触层；每个单行载流子光电二极管的第一端分别基于金属有机物化学汽相沉积技术与电路基片的第一边连接，每个单行载流子光电二极管的n电极接触层分别位于电路基片的上表面；第一边为电路基片中任意一个边；每个单行载流子光电二极管的p电极接触层分别与射频微带电路的第一端连接，射频微带电路的第二端与外部电源连接。本申请可以实现单行载流子光电二极管独立偏置，调整偏置电压达到其最佳的工作状态，得到最高的饱和输出功率；通过在同一电路基片上集成至少两个单行载流子光电二极管，可以实现单个单片饱和功率的多个倍数的功率输出；本申请的光电探测器的光电转换合成相较于传统光电转换合成方式，具有电路简单，合成效率高的优势；由于输出采用同相合成，还通过对不同单行载流子光电二极管的输出信号相位的调整，可以改变合成输出幅度，实现对输出太赫兹信号的幅度调制。

技术特征：

1.一种太赫兹频段光电探测器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的太赫兹频段光电探测器，其特征在于，所述电路基片为inp衬底。

3.根据权利要求2所述的太赫兹频段光电探测器，其特征在于，至少两个单行载流子光电二极管基于金属有机物化学汽相沉积技术在所述inp衬底上生成。

4.根据权利要求1所述的太赫兹频段光电探测器，其特征在于，所述单行载流子光电二极管从下至上依次包括n电极接触层、刻蚀停止层、亚收集层、收集层、崖层、第一间隔层、第二间隔层、第三间隔层、吸收层、阻挡层和p电极接触层，且所述刻蚀停止层、所述亚收集层、所述收集层、所述崖层、所述第一间隔层、所述第二间隔层、所述第三间隔层、所述吸收层和所述阻挡层从上至下依次生长在所述n电极接触层和所述p电极接触层之间。

5.根据权利要求4所述的太赫兹频段光电探测器，其特征在于，所述吸收层为基于高斯掺杂的p型ingaas。

6.根据权利要求4所述的太赫兹频段光电探测器，其特征在于，所述吸收层的顶部掺杂浓度峰值为1×1019cm-3。

7.根据权利要求1所述的太赫兹频段光电探测器，其特征在于，所述电路基片上表面刻有深槽，所述射频微带电路铺设在所述深槽中；且所述深槽基于湿法化学腐蚀工艺刻制。

8.根据权利要求1所述的太赫兹频段光电探测器，其特征在于，每个单行载流子光电二极管等距离分布在所述电路基片的第一边。

9.根据权利要求1所述的太赫兹频段光电探测器，其特征在于，还包括金属板；

10.根据权利要求1所述的太赫兹频段光电探测器，其特征在于，所述电路基片的厚度范围为10至30微米。

技术总结本申请提供一种太赫兹频段光电探测器。该光电探测器包括：电路基片、至少两个单行载流子光电二极管、射频微带电路；每个单行载流子光电二极管均包括一个N电极接触层和一个P电极接触层；每个单行载流子光电二极管的第一端分别基于金属有机物化学汽相沉积技术与电路基片的第一边连接，每个单行载流子光电二极管的N电极接触层分别位于电路基片的上表面；第一边为电路基片中任意一个边；每个单行载流子光电二极管的P电极接触层分别与射频微带电路的第一端连接，射频微带电路的第二端与外部电源连接。本申请能够提高光电探测器输出功率，且电路结构简单，合成效率高。技术研发人员：杨大宝,邢东,刘波,赵向阳,冯志红受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十三研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/29