CN113707733A - 一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管及其制备方法，所述二极管包括阳极、Ge电极接触层、吸收层、电荷层、倍增层、阴极、SOI衬底、保护层、第一多周期布拉格反射镜、第二多周期布拉格反射镜和光波导，其中，SOI衬底自下而上依次包括Si衬底、SiO2埋氧化层和Si电极接触层；倍增层、电荷层、吸收层、Ge电极接触层及阳极自下而上依次设置在Si电极接触层上；第一多周期布拉格反射镜和光波导分别位于倍增层、电荷层和吸收层形成的叠层结构的相对两侧；第二多周期布拉格反射镜横向叠放在Si电极接触层与SiO2埋氧化层之间。该雪崩光电二极管利用布拉格反射镜的强反射作用，可提高光的耦合效率，增强器件的光吸收，有效提高器件的响应度。
Description
技术领域
本发明属于光电探测器技术领域，具体涉及一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管及制备方法。
背景技术
光纤通信系统主要由光发射器、光电探测器、中继器以及光纤等组成，其中，光电探测器的作用是将光发射器发送的光信号接收后转化为电学信号输出。在光纤通信系统中，光电探测器是核心元件。近年来，随着光纤通信的快速发展，制备具有低暗电流、高增益、高带宽、高响应度并能与电路集成的光电探测器一直是人们追求的目标。
在近红外通讯波段，基于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的雪崩光电二极管(AvalanchePhotodiode,APD)传统被使用，但是这些Ⅲ-Ⅴ族APD受较大的空穴-电子离化率比所导致的较大过剩噪声所限制，难以进一步提升器件特性，而且单片集成困难。相比之下，Si具有很低的空穴-电子离化率比，是一种很合适的倍增材料，以Si为倍增材料的APD的暗电流比较小，且Si材料的成本比较低，与CMOS工艺兼容，但由于Si的禁带宽度为1.12eV，由硅材料制作而成的APD波长探测范围为200～1100nm，这使得Si无法吸收近红外的光子。同为IV族元素的Ge材料的禁带宽度相对较小，用Ge材料制成的APD的波长探测范围在900nm～1700nm之间，非常适合用来进行近红外通信波段的探测。缺点是Ge材料的空穴与电子的离化率相差较小，Ge APD的暗电流和噪声比较大。因此结合Ge、Si两种材料的优点，以Ge材料作为吸收层，Si材料作为倍增层的吸收区、电荷区以及倍增区互相分离(Separate AbsorptionCharge Multiplication,SACM)的APD结构在高性能硅基近红外雪崩光电研制方面很有吸引力，受到了人们的关注。
然而在垂直入射光照下工作的Ge/Si APD在1550nm波长下的响应度比较低。虽然可以通过增大Ge吸收区的厚度来提高器件的量子效率，但量子效率提高的同时会导致载流子的渡越时间增大，减小APD的3dB带宽。而波导耦合型Ge/Si APD，由于光吸收方向与载流子输运方向相分离，更适合高速率、长距离的光纤通信系统应用。目前传统的波导APD存在耦合效率较低的问题，这极大地影响了器件性能。为了提高波导型APD的光吸收，可以增加水平方向的吸收区长度，但这种方法会导致结面积增大，随之结电容也将增大，这对器件的带宽将产生不利影响。
近年来，针对如何提高波导型Ge/Si APD的耦合效率，人们提出了一些新的波导型APD结构。有研究者提出了一种低高度剖面的Ge/Si波导APD，其中光子产生的载流子会被边缘电场收集，但是边缘电场很难控制，并且会产生高噪声。还有研究者提出了阶跃波导耦合型Ge/Si APD结构，该结构提高了波导的耦合效率，但是由于Ge/Si之间存在夹角，对器件的光吸收产生了较大影响。因此，如何进一步提高波导型Ge/Si APD的耦合效率和光吸收，提高器件的响应度，成为目前急需解决的关键问题。
发明内容
为了提高波导型Ge/Si APD的耦合效率，增强器件的光吸收，提高器件的响应度，实现远距离光纤通信，本发明提供了一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管及制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明的一个方面提供了一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管，包括阳极、Ge电极接触层、吸收层、电荷层、倍增层、阴极、SOI衬底、保护层、第一多周期布拉格反射镜、第二多周期布拉格反射镜和光波导，其中，
所述SOI衬底自下而上依次包括Si衬底、SiO2埋氧化层和Si电极接触层；所述倍增层、所述电荷层、所述吸收层、所述Ge电极接触层及所述阳极自下而上依次设置在所述Si电极接触层上，所述阴极设置在所述Si电极接触层上且位于所述倍增层的侧面；
所述第一多周期布拉格反射镜和所述光波导分别位于所述倍增层、所述电荷层和所述吸收层形成的叠层结构的相对两侧；所述第二多周期布拉格反射镜横向叠放在所述Si电极接触层与所述SiO2埋氧化层之间；
所述保护层覆盖在所述第一多周期布拉格反射镜、所述光波导、所述阴极的上表面。
在本发明的一个实施例中，所述Si电极接触层的表面积小于所述第二多周期布拉格反射镜的表面积，所述光波导设置在所述第二多周期布拉格反射镜上表面未被所述Si电极接触层覆盖的区域，且所述光波导的内侧面同时与所述倍增层、所述电荷层和所述Si电极接触层的侧面接触。
在本发明的一个实施例中，所述第一多周期布拉格反射镜设置在所述第二多周期布拉格反射镜上表面未被所述Si电极接触层覆盖的区域，且所述第一多周期布拉格反射镜的最内层表面同时与所述倍增层、所述电荷层和所述Si电极接触层的侧面接触。
在本发明的一个实施例中，所述第一多周期布拉格反射镜由Si和SiO2，Si和空气或者Si和Si3N4介质材料交替排列组成，所述第二多周期布拉格反射镜由Si和SiO2材料交替排列组成。
在本发明的一个实施例中，所述阴极包括第一阴极部分和第二阴极部分，所述第一阴极部分和所述第二阴极部分均设置在所述Si电极接触层上表面且分别位于所述叠层结构的相对两侧，且与所述第一多周期布拉格反射镜和所述光波导位于不同侧。
本发明的另一方面提供了一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管的制备方法，包括：
S1：选取SOI衬底并在其顶部形成第二多周期布拉格反射镜，所述第二多周期布拉格反射镜为SiO2/Si叠层结构；
S2：对所述第二多周期布拉格反射镜顶部的Si材料进行离子注入，形成Si电极接触层；
S3：在所述Si电极接触层上表面外延生长Si材料层；
S4：对所述Si材料层进行离子注入，形成Si倍增层和位于所述Si倍增层上方的Si电荷层；
S5：在所述Si倍增层和所述Si电荷层的一侧形成光波导；
S6：在所述Si倍增层和所述Si电荷层的另一侧形成第一多周期布拉格反射镜；
S7：在所述Si电荷层的上方形成Ge吸收层和Ge电极接触层；
S8：在所述Si电极接触层上形成阴极，在所述Ge电极接触层上形成阳极；
S9：在整个器件的上表面和外围形成SiO2或Si3N4保护层。
在本发明的一个实施例中，所述S1包括：
选取SOI衬底，在SOI衬底的顶部重复进行氧化和生长Si材料，形成由SiO2/Si叠层结构组成的第二多周期布拉格反射镜，且所述第二多周期布拉格反射镜的最顶层为Si材料。
在本发明的一个实施例中，所述S5包括：
利用干法刻蚀技术，对所述Si倍增层和所述Si电荷层一侧的Si材料层进行刻蚀，形成多模矩形光波导。
在本发明的一个实施例中，所述S6包括：
采用干法刻蚀技术，在所述Si倍增层和所述Si电荷层另一侧的Si材料层上进行刻蚀，形成刻蚀区域与未刻蚀区域交替的结构，进而形成由空气/Si叠层结构组成的第一多周期布拉格反射镜。
在本发明的一个实施例中，所述S6包括：
采用干法刻蚀技术，在所述Si倍增层和所述Si电荷层另一侧的Si材料层上进行刻蚀，形成刻蚀区域与未刻蚀区域交替的结构；
在所述刻蚀区域中填充SiO2或Si3N4材料，从而形成由SiO2/Si叠层结构或Si3N4/Si叠层结构组成的第一多周期布拉格反射镜。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的波导型Ge/Si雪崩光电二极管利用布拉格反射镜的强反射作用，可以提高光的耦合效率，增强器件的光吸收，有效提高器件的响应度，还能和电路单片集成，有利于实现远距离光纤通信。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管的结构示意图；
图2是图1所示的波导型Ge/Si雪崩光电二极管的XZ平面剖面图；
图3是图1所示的波导型Ge/Si雪崩光电二极管的YZ平面剖面图；
图4是图1所示的波导型Ge/Si雪崩光电二极管的XY平面剖面图；
图5是本发明实施例提供的一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管的制备方法流程图。
附图标记说明：
1-阳极；2-Ge电极接触层；3-吸收层；4-电荷层；5-倍增层；6-阴极；7-Si电极接触层；8-SiO2埋氧化层；9-Si衬底；10-保护层；11-第一多周期布拉格反射镜；12-第二多周期布拉格反射镜；13-光波导。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管进行详细说明。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
实施例一
请参见图1至图4，图1是本发明实施例提供的一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管的结构示意图；图2是图1所示的波导型Ge/Si雪崩光电二极管的XZ平面剖面图；图3是图1所示的波导型Ge/Si雪崩光电二极管的YZ平面剖面图；图4是图1所示的波导型Ge/Si雪崩光电二极管的XY平面剖面图。该波导型Ge/Si雪崩光电二极管包括阳极1、Ge电极接触层2、吸收层3、电荷层4、倍增层5、阴极6、SOI衬底、保护层10、第一多周期布拉格反射镜11、第二多周期布拉格反射镜12和光波导13。
所述SOI衬底自上而下依次包括Si电极接触层7、SiO2埋氧化层8和Si衬底9，SOI衬底主要作用是隔离衬底，提高器件的响应速度。Si电极接触层7采用砷(As)或磷(P)掺杂成n型，掺杂浓度大于1×1019cm-3。SiO2埋氧化层8的厚度为1～4μm。
倍增层5、电荷层4、吸收层3、Ge电极接触层2及阳极1自下而上依次设置在Si电极接触层7的上表面，其中，吸收层3用于吸收光子，产生光生载流子；电荷层4用于控制器件内部电场，使得碰撞电离发生在倍增层5。
在本实施例中，Ge电极接触层2采用硼(B)掺杂成p型，掺杂浓度大于3×1018cm-3；吸收层3为Ge吸收层，采用B掺杂成p型，掺杂浓度小于1×1016cm-3。电荷层4为Si电荷层，采用B掺杂成p型，掺杂浓度为1×1017～2×1017cm-3；倍增层5为Si倍增层，采用B掺杂成p型，掺杂浓度为5×1015～6×1015cm-3。
进一步地，如图3所示，第一多周期布拉格反射镜11和光波导13分别位于倍增层5、电荷层4和吸收层3形成的叠层结构的相对两侧；第二多周期布拉格反射镜12横向叠放在Si电极接触层7与SiO2埋氧化层8之间。
在本实施例中，Si电极接触层7的表面积小于第二多周期布拉格反射镜12的表面积，使得第二多周期布拉格反射镜12上表面的左右两端均存在未被Si电极接触层7覆盖的区域。光波导13设置在第二多周期布拉格反射镜12上表面未被Si电极接触层7覆盖的区域，且光波导13的内侧面同时与电荷层4、倍增层5和Si电极接触层7的侧面接触。进一步地，第一多周期布拉格反射镜11设置在第二多周期布拉格反射镜12上表面未被Si电极接触层7覆盖的另一区域，且第一多周期布拉格反射镜11的最内层表面同时与电荷层4、倍增层5和Si电极接触层7的另一侧面接触。
本实施例的光波导13为多模矩形Si波导，入射光从光波导13的外侧射入，光波导13用于将入射光引导至Ge吸收层3。
在本实施例中，光波导13的高度大致等于电荷层4、倍增层5和Si电极接触层7的高度之和；第一多周期布拉格反射镜11的高度也大致等于电荷层4、倍增层5和Si电极接触层7的高度之和。
如图3所示，在本实施例中，光波导13的高度大致等于电荷层4、倍增层5和Si电极接触层7的高度之和；第一多周期布拉格反射镜11的高度也大致等于电荷层4、倍增层5和Si电极接触层7的高度之和。如图1所示，光波导13和第一多周期布拉格反射镜11沿x轴方向的长度均等于倍增层5和电荷层4沿x轴方向的长度。如图3所示，在y轴方向上，光波导13的一侧抵靠倍增层5和电荷层4的侧面，另一侧延伸至与SiO2埋氧化层8的边缘对齐，而第一多周期布拉格反射镜11的一侧抵靠倍增层5和电荷层4的另一侧面，第一多周期布拉格反射镜11的另一侧未延伸至SiO2埋氧化层8的边缘，使得多周期布拉格反射镜11整体包覆在保护层10中。在y轴方向上，第二多周期布拉格反射镜12的尺寸等于SiO2埋氧化层8的尺寸。
第一多周期布拉格反射镜11和第二多周期布拉格反射镜12均由高折射率材料和低折射率材料交替排列组成，起到反射入射光，增强光吸收的作用。需要说明的是，多周期布拉格反射镜(包括第一多周期布拉格反射镜11和第二多周期布拉格反射镜12由若干周期两种折射率相差较大的介质材料交替排列组成。两层介质为一个周期，单个周期内两种折射率不同的介质厚度可由如下公式决定：
d＝λ0/(4n)
其中，λ0为入射光波长，n为介质材料的折射率。例如：1550nm波长下，SiO2和Si的折射率分别为1.46和3.48，由上述公式计算可得，SiO2和Si材料组成的布拉格反射镜，单个周期所需要的厚度分别为0.27μm和0.11μm。
多周期布拉格反射镜所需要的周期数与布拉格反射镜的反射率有关，反射率可由如下公式决定：
其中，n0、ni分别为该多周期布拉格反射镜的出射介质和入射介质的折射率，nH、nL分别为布拉格反射镜中高折射率介质的折射率和低折射率介质的折射率，T为布拉格反射镜的周期数，布拉格反射镜反射率随T增大而增大，同样器件的光吸收也会随着反射率增大而增强。为了实现较高反射率，增强器件的光吸收，T一般要大于2。在本实施例中，入射介质和出射介质材质相同，均为布拉格反射镜中的低折射率介质，即n0/ni的值为1。
优选地，第一多周期布拉格反射镜11由Si和SiO2，Si和空气或者Si和Si3N4介质材料交替排列组成，第二多周期布拉格反射镜12由Si和SiO2材料交替排列组成。
进一步地，阴极6设置在Si电极接触层7上。具体地，本实施例的阴极6包括第一阴极部分61和第二阴极部分62，第一阴极部分61和第二阴极部分62均设置在Si电极接触层7上表面且分别位于倍增层5、电荷层4和吸收层3形成的叠层结构的相对两侧且与第一多周期布拉格反射镜11和光波导13位于不同侧。换句话说，第一阴极部分61和第二阴极部分62分别位于倍增层5、电荷层4和吸收层3形成的叠层结构的第一侧和第二侧，而第一多周期布拉格反射镜11和光波导13分别位于倍增层5、电荷层4和吸收层3形成的叠层结构的第三侧和第四侧。阴极6和阳极1均由Al或Cu材料制成。
保护层10由SiO2或Si3N4材料制成，覆盖在第一多周期布拉格反射镜11、光波导13、阴极6的上表面，也就是覆盖在整个器件的上表面，一方面充当光波导13的包层，另一方面起到保护器件的作用。
本实施例的波导型Ge/Si雪崩光电二极管的工作过程如下：
光信号从光纤通过端面耦合进入光波导13并沿光波导13传播，逐渐耦合进入Ge吸收层3，被Ge吸收后产生光生载流子。在阳极1外加反向偏压的作用下，Ge吸收层3中产生的光生电子在吸收区弱电场作用下运动到达电荷层4，并在电荷层4的高电场下做加速运动，进入倍增区5发生碰撞电离，触发雪崩倍增效应，从而形成光电流，最终输出电信号。在光沿着光波导13传播过程中，未被耦合的光继续沿着光波导13内部传播，当光到达第一多周期布拉格反射镜11和第二多周期布拉格反射镜12处时，未被耦合的光子将会在布拉格反射镜的反射作用下，一部分光会通过反射进入Ge层，另一部分则返回并逐渐耦合至Ge吸收层，从而实现提高耦合效率的目的，提高了光子利用率，增强了器件的光吸收，可有效提高器件的响应度。其中，第一多周期布拉格反射镜11可以用于减少光在器件内部传播过程中y方向的损失，第二多周期布拉格反射镜12横向叠放在Si电极接触层7与SiO2埋氧化层8之间，当入射光在器件内部传播时可以提高衬底的反射能力，有利于减小入射光在传播过程中z方向的损失。
本实施例的波导型Ge/Si雪崩光电二极管利用布拉格反射镜的强反射作用，可以提高光的耦合效率，增强器件的光吸收，有效提高器件的响应度，还可以与电路单片集成，有利于实现远距离光纤通信。
实施例二
在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管的制备方法，用于制备实施例一所述的波导型Ge/Si雪崩光电二极管。
如图5所示，本实施例的制备方法包括：
S1：选取SOI衬底并在其顶部形成第二多周期布拉格反射镜，所述第二多周期布拉格反射镜为SiO2/Si叠层结构。
具体地，选取SOI衬底，该SOI衬底自上而下依次包括Si材料层、SiO2埋氧化层和Si衬底，其中，SiO2埋氧化层的厚度为1～4μm。在SOI衬底的顶部Si上重复进行氧化和生长Si材料，形成由SiO2/Si叠层结构组成的第二多周期布拉格反射镜，且所述第二多周期布拉格反射镜的最顶层为Si材料。
S2：对所述第二多周期布拉格反射镜顶部的Si材料进行离子注入，形成Si电极接触层；
具体地，对所述第二多周期布拉格反射镜顶部的Si材料进行As或P离子注入，掺杂成n型，掺杂浓度大于1×1019cm-3，形成Si电极接触层。
S3：在所述Si电极接触层上表面外延生长Si材料层。
S4：对所述Si材料层进行离子注入，形成Si倍增层和位于所述Si倍增层上方的Si电荷层。
具体地，对步骤S3中外延生长的Si材料层进行离子注入，其中，Si倍增层采用B掺杂成p型，掺杂浓度为5×1015～6×1015cm-3，Si电荷层采用B掺杂成p型，掺杂浓度为1×1017～2×1017cm-3。
S5：在所述Si倍增层和所述Si电荷层的一侧形成光波导。
具体地，利用干法刻蚀技术，对所述Si倍增层和所述Si电荷层一侧的Si材料层进行刻蚀，形成多模矩形光波导。
S6：在所述Si倍增层和所述Si电荷层的另一侧形成第一多周期布拉格反射镜。
具体地，采用干法刻蚀技术，在所述Si倍增层和所述Si电荷层另一侧的Si材料层上进行刻蚀，形成刻蚀区域与未刻蚀区域交替的结构，进而形成由空气/Si叠层结构组成的第一多周期布拉格反射镜。在本实施例中，第一多周期布拉格反射镜与光波导分别位于Si倍增层和Si电荷层的叠层的相对两侧。
在另一实施例中，该步骤还可以包括：
采用干法刻蚀技术，在所述Si倍增层和所述Si电荷层另一侧的Si材料层上进行刻蚀，形成刻蚀区域与未刻蚀区域交替的结构；在所述刻蚀区域中填充SiO2或Si3N4材料，从而形成由SiO2/Si叠层结构或Si3N4/Si叠层结构组成的第一多周期布拉格反射镜。
S7：在所述Si电荷层的上方形成Ge吸收层和Ge电极接触层。
具体地，在所述Si电荷层的上方外延生长Ge材料层，对所述Ge材料层进行离子注入，形成Ge吸收层和位于所述Ge吸收层上方的Ge电极接触层，其中，Ge吸收层采用B掺杂成p型，掺杂浓度小于1×1016cm-3，Ge电极接触层采用B掺杂成p型，掺杂浓度大于3×1018cm-3。
S8：在所述Si电极接触层上形成阴极，在所述Ge电极接触层上形成阳极。
具体地，在所述Si倍增层两侧的Si电极接触层上表面分别淀积金属铝或铜材料制作阴极，在Ge电极接触层的上表面淀积金属铝或铜制作阳极。
S9：在整个器件的上表面和外围生长一层SiO2或Si3N4保护层。
利用本实施例的方法制备的波导型Ge/Si雪崩光电二极管利用布拉格反射镜的强反射作用，可以减小光在器件内部传播过程中y和z方向的损失，增强器件的光吸收，且制备方法简单，制作成本低。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管，其特征在于，包括阳极(1)、Ge电极接触层(2)、吸收层(3)、电荷层(4)、倍增层(5)、阴极(6)、SOI衬底、保护层(10)、第一多周期布拉格反射镜(11)、第二多周期布拉格反射镜(12)和光波导(13)，其中，
所述SOI衬底自下而上依次包括Si衬底(9)、SiO2埋氧化层(8)和Si电极接触层(7)；所述倍增层(5)、所述电荷层(4)、所述吸收层(3)、所述Ge电极接触层(2)及所述阳极(1)自下而上依次设置在所述Si电极接触层(7)上，所述阴极(6)设置在所述Si电极接触层(7)上且位于所述倍增层(5)的侧面；
所述第一多周期布拉格反射镜(11)和所述光波导(13)分别位于所述倍增层(5)、所述电荷层(4)和所述吸收层(3)形成的叠层结构的相对两侧；所述第二多周期布拉格反射镜(12)横向叠放在所述Si电极接触层(7)与所述SiO2埋氧化层(8)之间；
所述保护层(10)覆盖在所述第一多周期布拉格反射镜(11)、所述光波导(13)、所述阴极(6)的上表面。
2.根据权利要求1所述的波导型Ge/Si雪崩光电二极管，其特征在于，所述Si电极接触层(7)的表面积小于所述第二多周期布拉格反射镜(12)的表面积，所述光波导(13)设置在所述第二多周期布拉格反射镜(12)上表面未被所述Si电极接触层(7)覆盖的区域，且所述光波导(13)的内侧面同时与所述倍增层(5)、所述电荷层(4)和所述Si电极接触层(7)的侧面接触。
3.根据权利要求2所述的波导型Ge/Si雪崩光电二极管，其特征在于，所述第一多周期布拉格反射镜(11)设置在所述第二多周期布拉格反射镜(12)上表面未被所述Si电极接触层(7)覆盖的区域，且所述第一多周期布拉格反射镜(11)的最内层表面同时与所述倍增层(5)、所述电荷层(4)和所述Si电极接触层(7)的侧面接触。
4.根据权利要求1所述的波导型Ge/Si雪崩光电二极管，其特征在于，所述第一多周期布拉格反射镜(11)由Si和SiO2，Si和空气或者Si和Si3N4介质材料交替排列组成，所述第二多周期布拉格反射镜(12)由Si和SiO2材料交替排列组成。
5.根据权利要求1所述的波导型Ge/Si雪崩光电二极管，其特征在于，所述阴极(6)包括第一阴极部分(61)和第二阴极部分(62)，所述第一阴极部分(61)和所述第二阴极部分(62)均设置在所述Si电极接触层(7)上表面且分别位于所述叠层结构的相对两侧，且与所述第一多周期布拉格反射镜(11)和所述光波导(13)位于不同侧。
6.一种波导型Ge/Si雪崩光电二极管的制备方法，其特征在于，包括：
S1：选取SOI衬底并在其顶部形成第二多周期布拉格反射镜，所述第二多周期布拉格反射镜为SiO2/Si叠层结构；
S2：对所述第二多周期布拉格反射镜顶部的Si材料进行离子注入，形成Si电极接触层；
S3：在所述Si电极接触层上表面外延生长Si材料层；
S4：对所述Si材料层进行离子注入，形成Si倍增层和位于所述Si倍增层上方的Si电荷层；
S5：在所述Si倍增层和所述Si电荷层的一侧形成光波导；
S6：在所述Si倍增层和所述Si电荷层的另一侧形成第一多周期布拉格反射镜；
S7：在所述Si电荷层的上方形成Ge吸收层和Ge电极接触层；
S8：在所述Si电极接触层上形成阴极，在所述Ge电极接触层上形成阳极；
S9：在整个器件的上表面和外围形成SiO2或Si3N4保护层。
7.根据权利要求6所述的波导型Ge/Si雪崩光电二极管的制备方法，其特征在于，所述S1包括：
选取SOI衬底，在SOI衬底的顶部重复进行氧化和生长Si材料，形成由SiO2/Si叠层结构组成的第二多周期布拉格反射镜，且所述第二多周期布拉格反射镜的最顶层为Si材料。
8.根据权利要求6所述的波导型Ge/Si雪崩光电二极管的制备方法，其特征在于，所述S5包括：
利用干法刻蚀技术，对所述Si倍增层和所述Si电荷层一侧的Si材料层进行刻蚀，形成多模矩形光波导。
9.根据权利要求8所述的波导型Ge/Si雪崩光电二极管的制备方法，其特征在于，所述S6包括：
采用干法刻蚀技术，在所述Si倍增层和所述Si电荷层另一侧的Si材料层上进行刻蚀，形成刻蚀区域与未刻蚀区域交替的结构，进而形成由空气/Si叠层结构组成的第一多周期布拉格反射镜。
10.根据权利要求8所述的波导型Ge/Si雪崩光电二极管的制备方法，其特征在于，所述S6包括：
采用干法刻蚀技术，在所述Si倍增层和所述Si电荷层另一侧的Si材料层上进行刻蚀，形成刻蚀区域与未刻蚀区域交替的结构；
在所述刻蚀区域中填充SiO2或Si3N4材料，从而形成由SiO2/Si叠层结构或Si3N4/Si叠层结构组成的第一多周期布拉格反射镜。
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