CN115706177A - 光电探测阵列、光电探测器装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种光电探测阵列、光电探测器及激光雷达。所述光电探测阵列包括：第一电极；第二电极，其中，所述第二电极与所述第一电极的极性相反；吸收层，用于吸收入射的待测光的光能量，并基于吸收的光能量产生光电流；接触层，与所述第一电极接触，包含多个阵列式分布的接触块；不同所述接触块与不同所述第一电极电连接；任意相邻两个所述接触块间隔设置；所述接触块的横截面为多边形，其中，所述多边形至少具有四条边；倍增层，位于所述接触层和所述吸收层之间，用于放大所述吸收层所产生载流子形成的光电流，改变所述第一电极和对应所述第二电极之间耦合电压；不同所述接触块覆盖在所述倍增层的不同区域。

Description

光电探测阵列、光电探测器装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种光电探测阵列、光电探测器及激光雷达。

背景技术

光电探测阵列能够将光转换为电。通常光电探测阵列可由光电二极管阵列式排布形成。光电二极管通常使用到半导体材质，吸收接收到的光能量并基于吸收的光能量产生光电流。在相关技术中，会利用光电二极管这种光电转换特性进行光信号探测。

发明内容

本发明实施例提供了一种光电探测阵列、光电探测器及激光雷达。

本公开实施例第一方面提供一种光电探测阵列，包括：

第一电极；

第二电极，其中，所述第二电极与所述第一电极的极性相反；

吸收层，位于所述第一电极和所述第二电极之间，用于吸收入射的待测光的光能量，并基于吸收的光能量产生光电流；

接触层，与所述第一电极接触，包含多个阵列式分布的接触块；不同所述接触块与不同所述第一电极电连接；任意相邻两个所述接触块间隔设置；所述接触块的横截面为多边形，其中，所述多边形至少具有四条边；

倍增层，位于所述接触层和所述吸收层之间，用于放大所述吸收层所产生载流子形成的光电流，改变所述第一电极和对应所述第二电极32之间耦合电压；不同所述接触块覆盖在所述倍增层的不同区域。

基于上述方案，所述接触块的横截面为正六边形。

基于上述方案，所述光电探测阵列为矩形阵列；

一个所述第一电极对应于一个光电二极管；相邻所述光电二极管之间的隔离环为矩形环。

基于上述方案，所述光电探测阵列为蜂窝阵列；

一个所述第一电极对应于一个光电二极管，相邻所述光电二极管之间的隔离环为正六边形环。

基于上述方案，所述第二电极为一个，且为各所述第一电极的公共电极；

所述第一电极和所述第二电极位于所述吸收层的不同侧；

所述第二电极的不同区域与不同所述第一电极耦合；且所述第二电极为透明电极，所述透明电极所在侧为所述光电探测阵列的入光侧；

所述光电探测阵列的连接电路，位于所述第一电极所在侧，并分别与所述第一电极电连接。

本公开实施例第二方面提供一种光电探测器，包括：

前述技术方案提供的光电探测阵列；

处理芯片，通过控制电路与所述光电探测阵列电连接，用于读取所述光电探测阵列的所述第一电极和所述第二电极之间的电压。

基于上述方案，所述控制电路，位于所述光电探测阵列的外围，用于根据所述处理芯片的控制信号，控制所述光电探测阵列的连接电路的导通或断开。

基于上述方案，所述控制电路、与所述光电探测阵列封装在探测芯片内；

其中，所述探测芯片包括：阵列区域和电路区域；所述电路区域环绕在所述阵列区域外围；

所述光电探测阵列位于阵列区域内；

所述控制电路位于所述电路区域内；

所述电路区域和所述阵列区域之间设置有电气性隔离的隔离带。

基于上述方案，所述第二电极为多个所述第一电极共用的公共电极；且所述第二电极为透明电极；

所述控制电路包括：

供电子电路，位于所述电路区域，在所述光电探测阵列的边缘与所述光电探测阵列的公共电极连接，用于向所述公共电极提供工作电压；

选通子电路，与所述连接电路电连接，用于控制根据所述处理芯片的控制信号，导通或断开所述连接电路。

本公开实施例第三方面提供一种激光雷达，包括：

激光发射器，用于发射激光；

前述技术方案提供的光电探测器，用于探测所述激光的回光。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比存在的有益效果是：

在本公开实施例中，光电探测阵列包含的光电二极管内的接触块的横截面积是多边形而非圆形，这样在单位面积内可以增大光电二极管接收待测光的面积，从而可以尽可能的检测到入射到光电探测阵列内的待测光，提升光电探测阵列的精确度和灵敏度。

附图说明

图1是本公开实施例提供的一种光电探测阵列的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种光电探测阵列的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一种接触块的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的一种光电探测阵列的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的一种光电探测阵列的结构示意图；

图6是本公开实施例提供的一种光电探测阵列的结构示意图；

图7是本公开实施例提供的一种光电探测器的结构示意图；

图8是本公开实施例提供的一种光电探测阵列的结构示意图；

图9是本公开实施例提供的一种第一区域和第二区域的分布示意图；

图10是本公开实施例提供的另一种第一区域和第二区域的分布示意图

图11是本公开实施例提供的激光雷达的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图1至图5任一项所示，本公开实施例提供一种光电探测阵列，包括：

第一电极34；

第二电极32，其中，所述第二电极32与所述第一电极34的极性相反；

吸收层33，用于吸收入射的待测光的光能量，并基于吸收的光能量产生光电流；

接触层，与所述第一电极34接触，包含多个阵列式分布的接触块35；不同所述接触块35与不同所述第一电极34电连接；任意相邻两个所述接触块35间隔设置；所述接触块35的横截面为多边形，其中，所述多边形至少具有四条边；

倍增层36，位于所述接触层和所述吸收层33之间，用于放大所述吸收层33所产生载流子形成的光电流，改变所述第一电极34和对应所述第二电极32之间耦合电压；不同所述接触块35覆盖在所述倍增层36的不同区域。

在一些实施例中，所述光电探测阵列包括：阵列式分布的多个光电二极管。例如，该光电二极管包括但不限于雪崩光电二极管(Avalanche Photon Diode，APD)。所述光电二极管包括：P区和N区。所述N区包括N型掺杂半导体材料，所述P区包含P型掺杂半导体材料。此处的P区和N区的交界面形成光电二极管的PN结。

所述第一电极34和所述第二电极32可为极性相反的电极，分别构成光电二极管的P电极和N电极。P电极与光电二极管的P区电连接；N电极与光电二极管的N区电连接。

即所述第一电极34可为与光电二极管的P区电连接的P电极，则所述第二电极32即为与光电二极管的N区电连接的N电极；或者，所述第一电极34可为光电二极管N区电连接的N电极，则所述第二电极32即为光电二极管P区电连接的P电极。

在一个实施例中，如图1所示，所述第一电极34与所述一个所述第二电极32相对设置，且相互耦合形成一个光电二极管两端的两个电极。此时，该光电探测阵列中包括：M个第一电极34和一个所述第二电极32。且该光电探测阵列可为包含M个光电二极管。即，所述第二电极32为一个，且为各所述第一电极32的公共电极；所述第一电极32和所述第二电极34位于所述吸收层33的不同侧；所述第二电极32的不同区域与不同所述第一电极34耦合；且所述第二电极32为透明电极，所述透明电极所在侧为所述光电探测阵列的入光侧；所述光电探测阵列10的连接电路，位于所述第一电极所在侧，并分别与所述第一电极电连接。

在另一个实施例中，如图2所示，所述第二电极32可为公共电极，所述第一电极34均可为独立电极。此时，该光电探测阵列包括：一个第一电极34和M个第二电极32。一个所述第一电极34和一个所述第二电极32共同对应于一个光电二极管。且该光电探测阵列可为包含M个光电二极管。上述M可为任意正整数。

若所述光电探测阵列包括：M个第一电极34和M个第二电极32，则任意两个第一电极34分离设置并形成电隔离，任意两个第二电极32分离设置并形成电隔离。

所述吸收层33可由：铟镓砷等材质构成，若待测光入射到吸收层33之后，吸收层33会吸收入射的待测光的光能量，并将吸收的光能量转换为电能，进而形成光电流。例如，吸收层33中基态的电子吸收光能量之后，跃迁到激发态；吸收的光能量越多则形成的光电流越大，光电流越大对公共电极和独立电极之间所施加电压的改变量就越大。

该吸收层33可为：整个光电探测阵列的所有光电二极管共用的光电转换材质层。

该待测光可为任意能够被吸收层33转换为光电流的光线，示例性，该待测光包括但不限于激光。示例性地，该待测光除了所述激光以外，还可以是红外光等其他可以被光电二极管探测的光线。

若光电探测阵列包括：M个第一电极34和M个第二电极32位于所述光电探测阵列的同一侧或者不同侧。图2所示的第一电极34和第二电极32均为独立电极的光电探测阵列，第一电极34和第二电极32位于同一侧，且同一个光电二极管的第一电极34和第二电极32分离设置。第一电极34可以直接与接触块35接触，第二电极32可通过过孔的方式与透明衬底31电连接。接触块35和透明衬底32可以对应于光电二极管的P区和N区。

进一步地，所述第一电极34和第二电极32均位于光电探测阵列的背光侧，电极位于光电探测阵列的背光侧，可以使得连接电路也设置在光电探测阵列的背光面，从而减少对待测光的遮挡。

第一电极34和第二电极32之间的吸收层33的部分产生的光电流，将通过该光电二极管的第一电极34和第二电极32之间输出的电压体现。

在另一个实施例中，若第一电极34和第二电极32可以位于光电探测阵列的不同侧时，则整个吸收层33插入在第一电极34和第二电极32之间。即第一电极34和第二电极32分设在吸收层33两侧。第一电极34和第二电极32之间相互投影所覆盖的吸收层33区域，则为该对电极(即第一电极34和第二电极32)的输出电压的改变量，与该吸收层33区域内的光电流正相关。

在一个实施例中，所述光电探测阵列可仅包含一个第二电极32，该第二电极32可为多个第一电极34共用的公共电极。则此时，第一电极34即为独立电极。则公共电极和独立电极将分布在吸收层33的两侧。多个独立电极在光电探测阵列的一侧分离设置，并与光电二极管另一侧的电极耦合。此时，该吸收层33可为：整个光电探测阵列的所有独立电极共用。不同的独立电极，覆盖在所述吸收层33的不同区域，即任意两个独立电极覆盖(或者对应)的吸收层33区域无重叠。该独立电极向吸收层33的投影所覆盖的吸收层33区域为：影响该独立电极与公共电极耦合之后输出电压的区域。若该吸收层33区域内的光电流越大，则该独立电极与公共电极之间的电压变化量越大。

所述接触层可为：第一电极34与倍增层36通过接触层电连接。接触层的一侧，与倍增层36接触形成接触层与倍增层36之间的电连接，与此同时接触层的另一侧连接到第一电极34，从而接触层与第一电极34之间的电连接。

所述倍增层36又可以称之为雪崩层。吸收层33吸收光子释放的电子形成了光电流。光电流传导到倍增层36之后，会被倍增层36成倍的放大，从而形成数倍于光电流的大电流，通常情况下倍增层36会十几倍甚至数十倍的放大光电流，利用倍增层36这种倍增放大效应，可以提升光探测的灵敏度。

在本公开实施例中，所述接触层至少包含等于第一电极34个数的接触块35构成，这些接触块35与倍增层36的不同区域接触。

同样地，接触层包含的接触块35阵列式分布在倍增层36上。该倍增层36可为多个光电二极管共用，在制作该光电探测阵列可以通过沉积就可以简单实现。

接触层内接触块35的分割，使得不同第一电极34与第二电极32耦合形成不同光电二极管的N电极和P电极。

在本公开实施例中，所述接触块35的横截面为多边形。该多边形至少为四边形或者四边形以上的多边形。示例性，该接触块35的横截面可为：正四边形、正五边形或者正六边形。

在本公开式实施例中，该接触块35的横截面可为：接触块35与倍增层36接触的表面平行的剖面。图3和图4所示的为横截面的形状为四边形的接触块35。图5所示的接触块35的横截面形状为正六边形。图6所示的接触块35的横截面形状为正五边形。

对应于不同光电二极管(第一电极34)的接触块35之间需要保持一定的间距，以保持电隔离，若将接触块35做成四边形以上的多边形(例如正多边形)，可以使得相邻接触块35之间所需的分隔距离的同时，使得在单位面积的倍增层36上，接触块35与倍增层36之间的接触面更大，从而使得对应吸收层33区域所产生的光电流及光电流雪崩放大的电流被更多的探测到，从而提升了空间光的探测效率，且同时减少待测光入射两个接触块35间隙内对探测精度的负面影响。

示例性，在相同面积的倍增层36上设置同样多个接触块35，横截面为正四边形的接触块35的边长可等于：横截面为圆形的接触块35的直径，如此，横截面积为正方向的柱状体接触块35的横截面积，大于圆柱形的接触块35的横截面的面积。示例性地，若接触块35的横截面为正五边形或者正六边形，比正四边形具有更大的面积，从而进一步增大接触块35的面积。

为了尽可能的增大单位面积内所述接触层对吸收层33的覆盖面积，可以将所述接触块35的横截面设置为正六边形。

示例性地，所述第一电极34的形状可以与所述接触块35的横截面的形状相同。

若接触块35的横截面为正六边形，则所述第一电极34的形状也可以正六边形。

在一个实施例中，虽然所述接触块35的横截面呈多边形(例如正六边形)，但是一个光电二极管靠近第一电极34一端的横截面积依然是矩形，则此时所述光电探测阵列依然是矩形阵列。该矩形阵列包含的多个光电二极管成行成列分布。

在另一个实施例中，光电二极管靠近第一电极34的横截面可与所述接触块35的横截面的形状相同，由于不同光电二极管之间的隔离，在第一电极34外围具有一定的隔离环38，该隔离环38的内接于第一电极34和接触块35；接触块35的外边缘与其他光电二极管的隔离环38接触，从而实现相邻两个光电二极管的电气性隔离。

若隔离环38不是矩形环，则该光电二极管就不再是矩形阵列，而是多边形直接堆积的其他阵列。

示例性地，所述接触块35的横截面为正六边形，且光电二极管之间的隔离环38也是正六边形，则所述光电探测阵列可蜂窝阵列。

即，参考图4所示，在一个实施例中，所述光电探测阵列为矩形阵列；一个所述第一电极34对应于一个光电二极管；相邻所述光电二极管之间的隔离环38为矩形环。

在另一个实施例中，参考图5所示，所述光电探测阵列为蜂窝阵列；一个所述第一电极34对应于一个光电二极管，相邻所述光电二极管之间的隔离环38为正六边形环。

若接触块35的横截面为正六边形环，且所述隔离环38正六边形环，会使得单位面积上光电二极管的个数更多，光电二极管包含的接触块35的面积更大，从而吸收更多的待测光，提升光电探测阵列的探测精度和灵敏度。

在一些实施例中，所述隔离环38的材质可为：与所述倍增层36的材质相同，不同的是，倍增层36的位置和所述隔离环38的位置是不同的。所述倍增层36位于所述吸收层33和所述接触块35之间，即所述被增层位于所述接触块35的底面；而所述隔离环38位于所述接触块35和第一电极34的侧面。

示例性地，所述倍增层36和所述隔离环38的材质均可为：掺杂半导体材质，但是由于隔离环38是在接触块35和第一电极34两侧，并不能接收到吸收层33因为吸收光能量激发的电子，从而能够隔离两个相邻接触块35和两个相邻第一电极34之间的电气性。所述倍增层36和所述隔离环38的材质包括但不限于：N掺杂的磷化铟(N-InP)。

若倍增层36和隔离环38的材质相同，则在制作所述光电探测阵列时，可以基于一次制作工艺或者制作流程就能够实现倍增层36和隔离环38的制作，具有制作工艺简便的特点。若所述第一电极34为一个，且为各所述第二电极32的公共电极。所述第一电极34和所述第二电极32位于所述吸收层33的不同侧。

此时，所述第一电极34的不同区域与不同所述第二电极32耦合；且所述第一电极34为透明电极，所述透明电极所在侧为所述光电探测阵列的入光侧；所述光电探测器的连接电路11，位于所述第二电极32所在侧，并分别与各所述第二电极32连接。

该连接电路11可为与各个第二电极32连接的电路。为了确保连接电路11的阻抗足够的小，通常所述连接电路11为由金属或者合金构成的，且一般连接电路11是遮光的，如此，待测光的入光侧为所述第一电极34所在侧，而连接电路11位于所述电极所在侧；如此，减少了连接电路11对入射到吸收层33上的待测光的遮挡，从而单位面积的所述光电探测阵列可以探测到更多的待测光，从而提升的光电探测阵列的探测精度和灵敏度。

本公开实施例中，所述连接电路11可与所述独立电极位于光电探测阵列的同一层，例如，连接电路11可以分布在第二电极32之间的间隙内，并与各个第二电极32连接，在对应的连接电路11导通时，第二电极32与第一电极34耦合后的电压输出。光电探测阵列在完成一次扫描后，就可以知道当前扫描周期内各个第二电极32与第一电极34之间耦合后的电压，从而知道各个第一电极34向吸收层33投影后，投影所覆盖的吸收层33区域内探测的待测光的强度。

若该待测光为激光且该光电探测阵列用于测距激光的回光检测，则这种光电探测阵列具有更大面积接收回光(这种回光被空间中的物体反射会，也可以称之为空间光)，如此该光电探测阵列可以尽可能检测到激光发射器61所发射的激光，从而具有光探测效率高的特点。

以待测光是激光为例，则所述激光可为波长为：波长为905nm的激光，或者波长为1310nm的激光，或者波长为1550nm的激光。

在本公开实施例中，如图2所示，所述光电探测阵列在所述透明衬底31和所述吸收层33之间还具有一个或多个过渡层41。示例性地。所述过渡层41包括两个，一个是N掺杂过渡层，另一个是不掺杂过渡层。所述N型掺杂过渡层与所述透明衬底31接触，所述不掺杂过渡层与所述吸收层33接触。即所述N型掺杂过渡层位于所述透明衬底31与所述不掺杂过渡层之间。

所述N型掺杂过渡层的材质包括但不限于N型掺杂的磷化铟(N-InP)；所述不掺杂过渡层可为：不掺杂磷化铟(U-InP)。

在本公开实施例中，不同过渡层41的基材是相同的，例如，前述的N型掺杂过渡层和不掺杂过渡层的基材都是InP，故多个过渡层的基材通过一个制作流程形成，例如，一次性沉积完成。在沉积过程中通过掺杂粒子的控制，实现需掺杂的过渡层和不掺杂的过渡层的制作。

进一步地，所述过渡层41的基材可与所述透明衬底31的基材一致，示例性地，所述过渡层的基材和所述透明衬底31的基材均为磷化铟(InP)，如此，可以进一步简化所述光电探测阵列的制作工艺。

过渡层41平滑在透明衬底31和所述吸收层33之间的势垒。在一个实施例中，所述第一电极34的形状可以与所述接触块35的横截面的形状相同或不同。若第一电极34的形状与所述接触块35的横截面形状不同时，所述第一电极34与所述接触块35接触的表面的面积，将略大于所述接触块35的横截面面积，从而实现与接触块35的完整覆盖。

如图2所示，本公开实施例提供的光电探测阵列，在倍增层36和吸收层33之间设置有一个或多个过渡层42和电荷(charge)层37，该过渡层42同样可以用于平滑吸收层33和倍增层36之间的电势变化。

该电荷层37与所述倍增层36接触，所述多个过渡层42位于所述电荷层37和所述吸收层33之间。

所述电荷层37能够使得吸收层33因吸收光能力激发的电子迅速聚集到倍增层36上，以产生雪崩现象。

所述电荷层37可由半导体材质构成，示例性地，所述电荷层37可为：N型掺杂的磷化铟(N-InP)

此处的多个过渡层42的基材相同。进一步地，多个过渡层42的基材可与吸收层33的基材一致。例如，多个过渡层42的基材和吸收层33的基材都可以是磷化砷铟镓(InGaAs)。

示例性地，位于电荷层37和所述吸收层33之间的多个过渡层42可为两个，且分别是N型掺杂过渡层和不掺杂过渡层。此处的N型掺杂过渡层可为：N型掺杂磷化砷铟镓(InGaAsP)层，且不掺杂过渡层可为：U-InGaAs层。该N掺杂过渡层又可以称之为渐变层。

同样地，若多个过渡层42的基材相同，和/或过渡层与吸收层33的基材相同，可以简化所述光电探测阵列的制作工艺。

如图7所示，本公开实施例提供一种光电探测器，包括：

前述任意技术方案提供的光电探测阵列10；

处理芯片13，通过控制电路12与所述光电探测阵列10电连接，用于读取所述光电探测阵列10的所述第一电极和所述第二电极之间的电压。

本公开实施例提供一种光电探测器，该光电探测器包括前述任意实施例提供的光电探测阵列。

该处理芯片13，可以是控制光电探测阵列的待测光测量的芯片，和/或还可以是对光电探测阵列测量的信号进行处理的芯片。

该光电探测器包含的光电探测阵列10内各个光电二极管的接触块35为多边形，能够探测到更多的待测光，具有探测灵敏度高及精度高的特点。

如图1和图2所示，第一电极34可为独立电极，而第二电极32可以为公共电极或者独立电极。

若该第二电极为公共电极，则该光电探测阵列探测是从公共地的第二电极32所在侧供待测光入射，具有单位面积内入光面积大的特点，从而可以探测到更多的待测光，提升了光电探测阵列的灵敏度和精度。

若第二电极为独立电极，则第一电极和第二电极分布在光电探测阵列的同一侧，且均位于光电探测阵列的背光侧。

在一些实施例中，所述控制电路12，位于所述光电探测阵列10的外围，用于根据所述处理芯片13的控制信号，控制所述光电探测阵列10的连接电路11的导通或断开。

连接电路11与所述光电探测阵列10的第一电极电连接。

在本公开实施例中，控制电路12位于光电探测阵列10的外围，从而控制电路12自身不会遮挡待测光，从而使得更多的待测光能够入射到所述光电探测阵列10的吸收层33上。

在本公开实施例中，所述控制电路12通过连接电路11与各所述独立电极电连接。该连接电路11可为与独立电极位于一层的电路，该控制电路12通过导通或者断开对应的连接电路11，可以按照行和列逐个扫描光电探测阵列内的各个光电二极管。

控制电路12位于与所述光电探测阵列10的外围，通过光电探测阵列10边缘的各种连接端子连接，因此该控制电路12可以称为外围电路。例如，一个所述连接端对应于一个位于所述光电探测阵列边缘的连接端子。

该控制电路12可包括：选通子电路，该选通子电路可以选通对应的连接电路11，从而实现分时导通不同的连接电路11，从而实现在一个扫描周期内扫描到不同独立电极所对应的光电二极管，从而得到不同位置处光电二极管所探测的待测光的强度。

在一个扫描周期内，该控制电路12可以逐一扫描光电探测阵列10内每一个光电二极管。

在一些实施例中，所述选通子电路可包括：行选通子电路和列选通子电路，行选通子电路逐一分时导通光电探测阵列的行电路，同时列选通子电路逐一分时导通光电探测电路的列电路，如此在一个扫描周期的任意一个时刻，至少有一个独立电极对应的光电二极管被导通，从而能够该光电二极管两端的电压被读取到。

在一个实施例中，所述控制电路12与所述光电探测阵列封装在探测芯片内；

其中，所述探测芯片包括：阵列区域21和电路区域22；所述电路区域22环绕在所述阵列区域21外围；

所述光电探测阵列位于阵列区域21内；

所述控制电路12位于所述电路区域22内；

所述电路区域22和所述阵列区域21之间设置有绝缘的隔离带23。

在本公开实施例中，该控制电路12与光电探测阵列封装在一个芯片内，该芯片可以称之为探测芯片。

在本公开实施例中，该探测芯片包括：阵列区域21和电路区域22，电路区域22位于阵列区域22的外围的一侧或多侧。

示例性地，若选通子电路可以从两侧导通连接电路11的行电路，则在探测阵列的两侧都设置有行选通子电路，示例性地，在阵列区域21的左侧和右侧都分布有行选通子电路。由示例性地，在阵列区域21的左侧或右侧分布有行选通子电路，另一侧不分布有行选通子电路。

在阵列区域21的两侧的行选通子电路时，该行选通子电路可以在不同时间点导通连接电路11中两个相邻的行电路。或者，在阵列区域21两侧的选通子电路，可以同时导通相邻的两行连接电路11，从而实现一次性读取两个独立电极对应的光电二极管的电压。

当然，控制电路12中的行选通子电路也可以仅仅位于阵列区域21的一侧，在扫描周期内的一个时间点仅导通连接电路11中的电路行。

在一些实施例中，所述列选通子电路也可以位于阵列区域21的两个相对侧，例如，列选通子电路可以在阵列区域21的前侧和后侧都分布有，或者，列选通阵列可以仅分布在阵列区域21的前侧或者后侧。

在列选通子电路同时分布在阵列区域21的前侧和后侧时，在一个时间点可以同时导通连接电路11的两个列，则一次性读取相邻的两个独立电极对应的光电二极管的电压。当然在列选通子电路位于阵列区域21的前侧和后侧时，也可以在一个时间点仅仅导通连接电路11中的一个列，一次性读取一个独立电极对应的光电二极管的电压。

在本公开实施例中，电路区域22和阵列区域21之间设置有隔离带23，该隔离带23用于实现电路区域22和阵列区域21之间的电隔离，从而减少阵列区域21的电子跑到电路区域22导致的光电探测结果不够精确的现象。

值得注意的是，隔离带23的设置并不代表隔离控制电路12与阵列区域21内连接电路11，而是确保控制电路12与连接电路11之间的电连接仅在铺设有线路的地方形成电连接。

该隔离带23可以由绝缘材质构成，也可以是不掺杂的半导体材质构成。

将控制电路12设置在阵列区域21外围的电路区域22内，减少了控制电路12直接层叠设置在阵列区域21导致的待测光遮挡现象，从而能够在相同体积的探测芯片内有更大入光面积供待测光入射，提升探测精确度和灵敏度。

若所述第二电极为多个所述第一电极共用的公共电极；且所述第二电极为透明电极，则所述控制电路12包括：

供电子电路，位于所述电路区域22，在所述光电探测阵列的边缘与所述光电探测阵列的公共电极连接，用于向所述公共电极提供工作电压；

选通子电路，与所述连接电路11电连接，用于控制根据所述处理芯片13的控制信号，导通或断开所述连接电路11。

供电子电路可以提供公共电极和独立电极耦合时所需的电压，在本公开实施例中，供电子电路位于电路区域22，在电路区域22的边缘位置处向公共电极施加电压，例如，该光电二极管为APD，在公共电极处向APD反向施压，从而可以使得倍增层36产生雪崩现象。

处理芯片13会产生控制信号，控制选通子电路选通不同的连接电路11。例如，连接电路11或者选通子电路上具有一个晶体管，通过向该晶体管的控制极输入对应的信号，控制该晶体管的导通或断开，实现对应连接电路11的导通或者断开。该晶体管包括但不限于MOS管，该控制极包括但不限于栅极。

在一些实施例中，所述电路区域22的基材与所述光电探测阵列中所述透明衬底31的基材均为半导体材质，且所述电路区域22的基材内具有所述控制电路12的位置处增加导电性的掺杂粒子。

在本公开实施例中，该电路区域22的基材与透明衬底31的基材是相同的，故在光电探测芯片制作时，可以一次性沉积透明衬底31和电路区域22，然后通过电路区域22的掺杂实现控制电路12的生成，具有制作工艺流程简便的特点。

在一些实施例中，参考图8所示，所述光电探测器还可包含：光学膜43；所述光学膜43覆盖在所述第二电极32所在侧，该光学膜43至少可用于促进待测光入射到吸收层33上。

具体地，该光学膜43可用于过滤干扰光和/或增透所述待测光。

示例性地，若所述光电探测阵列10为如图1所示的包含公共电极的光电探测阵列10，则所述公共电极32背离所述吸收层33的表面，覆盖有促进待测光入射到所述吸收层33的光学膜43。

示例性地，所述光电探测阵列10为如图2所示的光电探测阵列10，则光学膜43覆盖在所述第一电极34和第二电极32所在侧的相反侧。即光学膜设置在光电探测阵列10的入光侧，第一电极34和第二电极32设置在光电探测阵列10的背光侧。

该光学膜43将利用各种光学现象，促进待测光入射到吸收层33上，提升光电探测阵列的准确度和探测能力。

此处的光学现象包括但不限于：透射、反射、干涉、散射和折射等，使得更多的待测光入射到吸收层33，并滤除待测光以外的干扰光。

通过在待测光入射的表面铺设光学膜43，可以减少待测光被反射等光学现象未入射到吸收层33的现象，从而使得更多入射到光电探测阵列的待测光尽可能地入射到吸收层33上，提升探测精度和探测灵敏度。

在本公开实施例中，所述光学膜43具有多种。

示例性地，所述光学膜43可为同时由多种材质均匀混合制作而成的单层膜，该单层膜同时具有光学作用，例如，该复合膜一方面可以增加待测光的透射率，另一方面可以滤除待测光以外的干扰光，进而从两个方面提升了光电探测阵列的精准度。

又示例性地，所述光学膜可为多层膜；该多层膜可由多个膜层构成，这些膜层的制作材质可以不同，且具有不同的光学作用。

示例性地，所述多层膜可包括：

增透层，用于提升待测光入射到所述吸收层33的透射率；

和/或，

过滤层，用于滤除待测光以外的干扰光。

此处，增透层与过滤层之间通过透明胶材粘合。

在一些实施例中，在所述光电探测阵列10中，所述增透层与所述透明衬底31之间的间距，比所述过滤层与所述透明衬底31之间的间距大。

如此，增透层先将入射到光电探测的光线尽可能往吸收层33方向入射，再通过过滤层滤除干扰光，并使得待测光通过，以入射到吸收层33。

所述过滤层可由一种或者多种滤光材质构成，当干扰光入射到过滤层时，这些滤光材质会吸收这些干扰光，从而抑制了干扰光入射到吸收层33，进而实现了干扰光的过滤。

不同的光具有不同的波长，在本公开实施例中过滤层或者复合膜中的吸光材质，根据干扰光和待测光的波长进行选择性吸收和透射，从而使得待测光尽可能多的传导到吸收层33上，而干扰光尽可能被吸收掉，进而使得吸收层33产生的光电流尽可能高比例的是基于待测光产生的，提升待测光的探测精度。

在一些实施例中，如图9和如图10所示，所述光学膜可分为：

第一区域51，用于向所述吸收层33传导第一波长的光；

第二区域52，用于向所述吸收层33传导第二波长的光，其中，所述第一区域51和所述第二区域52均为多个，且所述第一区域51和所述第二区域52间隔分布。

在本公开实施例中，所述第一区域51和所述第二区域52可为面积相等且形状相同的区域。示例性地，所述第一区域51和所述第二区域52的形状与所述独立电极34的形状相同，和/或，所述第一区域51和所述第二区域52的形状与所述接触块35的横截面形状相同。

第一区域51和第二区域52用于向吸收层33透射不同波长的光，如此，该光电探测阵列就可以实现多波长的待测光探测。

例如，以待测光是激光为例，则第一波长的光可为：波长为905nm的激光，或者波长为1310nm的激光，或者波长为1550nm的激光中一种，则第二波长的激光为波长为905nm的激光，或者波长为1310nm的激光，或者波长为1550nm的激光中另一种。。

在本公开实施例中，所述光学膜上的第一区域51和第二区域52都是多个，这些第一区域51和第二区域52是间隔分布的。

示例性地，第一区域51和第二区域52在光电探测阵列的行上间隔分布，和/或，所述第一区域51和所述第二区域52在光电探测阵列的列上间隔分布。

待测光可能从各种方向上入射到光电探测阵列10上，第一区域51和第二区域52的这种间隔分布，可以使得光电探测阵列的整个检测面内都分布有第一区域51和第二区域52，即可以在宏观上使得光电探测阵列的各个区域都能够探测到第一波长的光和第二波长的光。

在另一些实施例中，参考图9所示，第一区域51和第二区域52比较大，每一个第一区域51和每一个第二区域52都对应了一个光电探测子阵列。图7中一个白色边框可代表一个光电二极管，则光电探测子阵列可包括多个光电二极管。这些光电二极管在整个大光电探测阵列中相邻且阵列式分布，此时，相当于该光电探测阵列的不同子阵列用于探测不同波长的光。

相对于独立制作两个或两个以上的光电探测阵列，可以减少制作工艺(例如，将大阵列切割为独立的小阵列的工艺)、且不同波长光电探测阵列集成设置，相对于分离的多个光电探测阵列具有体积小的特点，可以缩小包含该光电探测阵列的光电探测器的体积，实现光电探测器的轻薄化。

在一些实施例中，所述第一区域51和所述第二区域52为面积相等的矩形区域；一个所述矩形区域对应于S个所述独立电极34；所述M为正整数；

所述第一区域51和所述第二区域52按照预设图案间隔分布。

该预设图案可为预先设置的任意图案，包括但不限于：如图8所示，由阵列分布式的4个区域中对角线上的两个区域是一种区域，另外一条对角线上的两个区域是另一种区域，这种对角线上分布的是第一区域和第二区域中的同一种区域，可以使得在每一行和每一列都具有两种第一区域，减少一种波长的待测光入射到某一个行或者某一个列，却被另一种波长的光学膜所对应区域视为干扰光过滤掉的现象，从而提升了光电探测器的探测精确度。

所述S的取值可为1、2、3或4等取值，具体S的取值小于所述光电探测阵列包含的光电二极管的总个数，示例性，所述S小于或等于所述光电探测阵列包含的光电二极管的总个数的1/2。

若所述S的取值为1，则所述第一区域51和所述第二区域52为光电二极管级别的光学作用区域。一个所述第一区域51覆盖一个独立电极34，且一个所述第二区域52覆盖一个独立电极34，则该光电探测器实现了逐个光电二极管的不同波长的待测光的检测。

图9和图10本公开实施例提供的一种预设图案的效果示意图。在图10中不同填充的方格分别代表了第一区域51和第二区域52。

在本公开通过图案化的光学膜，可以基于同一个光电探测阵列进行两种或者两种以上待测光的探测，具有结构简单且集成度高的特点。

在一些实施例中，预设图案中每一第一区域51和第二区域52都有各自的连接电路，从而任意第一区域51和第二区域52可以同时独立工作，从而该光电探测阵列在工作状态下的任意时刻都可以同时探测两种波长的待测光。

假设光电探测阵列的待测光为激光时，该光电探测阵列可以同时探测两种激光，从而可以提升激光的测距精度和/或测距范围。

示例性地，在本公开实施例中，一个所述预设图案内位于相同行且相邻的所述第一区域51和所述第二区域52，与相同的连接电路连接；

或者，

一个所述预设图案内位于相同列且相邻的所述第一区域51和所述第二区域52，与相同连接电路连接；

其中，一个所述连接电路，分时导通对应的所述第一区域51和所述第二区域52。

在本公开实施例中，一个预设图案中同一行相邻的第一区域51和第二区域52可以共用一个连接电路，或者，一个预设图案中同一列相邻的第一区域51和第二区域52可以共用一个连接电路。一个连接电路将分时导通不同的第一区域51和第二区域52，从而在不同的时间点获取第一区域51和第二区域52探测的不同待测光的光强等。

在一些实施例中，在所述预设图案内任意一个矩形区域的对角线上分布的是所述第一区域51；

和/或，

在所述预设图案内任意一个矩形区域的对角线上分布的是所述第二区域52。

在一个实施例中，参考图10所示，假设所述预设图案为包含：两个第一区域51和两个第二区域52，且第一区域51和第二区域52间隔分布。此时，两个第一区域51分布在一条对角线上，两个第二区域52分布在一条对角线上，就可以规避某一个波长的待测光入射到光电探测阵列的一行上或者一列上不能被探测到的现象，提升了光电探测阵列的灵敏度和精确度。

如图11所示，本公开实施例提供一种激光雷达，包括：

激光发射器61，用于发射激光；

前述任意实施例提供的光电探测器62，用于检测所述激光的回光。

该光电探测器62用于激光雷达中，可以很好的探测激光的回光，从而提升激光雷达的测距数据的精度。

该激光雷达可为各种类型的激光雷达，示例性地，所述光雷达可为微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)激光雷达。

本公开实施例中激光发射器61发射的激光可为：波长为905nm的激光，或者波长为1310nm的激光和波长为1550nm的激光中的一种或者多种。

本公开实施例提供的光电探测器，具有探测灵敏度高及精度高的特点，故包含了该光电探测器的激光雷达同样具有灵敏度高及精度高的特点。示例性地，该激光雷达可以用于测距，则这种激光雷达基于光电探测器从第一电极34和第二电极32之间读取的电压生成的测距数据，具有精度高的特点。

该测距数据可为激光雷达的点云数据。该点云数据可包括：被测目标与激光雷达之间的距离值和/或角度值，该角度值可为被测目标与激光雷达之间在垂直方向上的俯仰角度值和/或在水平方向的角度值。

本领域技术人员可以理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光电探测阵列，其特征在于，包括：

第一电极；

第二电极，其中，所述第二电极与所述第一电极的极性相反；

吸收层，用于吸收入射的待测光的光能量，并基于吸收的光能量产生光电流；

接触层，与所述第一电极接触，包含多个阵列式分布的接触块；不同所述接触块与不同所述第一电极电连接；任意相邻两个所述接触块间隔设置；所述接触块的横截面为多边形，其中，所述多边形至少具有四条边；

倍增层，位于所述接触层和所述吸收层之间，用于放大所述吸收层所产生载流子形成的光电流，改变所述第一电极和对应所述第二电极之间耦合电压；不同所述接触块覆盖在所述倍增层的不同区域。

2.根据权利要求1所述的光电探测阵列，其特征在于，所述接触块的横截面为正六边形。

3.根据权利要求1或2所述的光电探测阵列，其特征在于，所述光电探测阵列为矩形阵列；

一个所述第一电极对应于一个光电二极管；相邻所述光电二极管之间的隔离环为矩形环。

4.根据权利要求1或2所述的光电探测阵列，其特征在于，所述光电探测阵列为蜂窝阵列；

一个所述第一电极对应于一个光电二极管，相邻所述光电二极管之间的隔离环为正六边形环。

5.根据权利要求1或2所述的光电探测阵列，其特征在于，所述第二电极为一个，且为各所述第一电极的公共电极；

所述第一电极和所述第二电极位于所述吸收层的不同侧；

所述第二电极的不同区域与不同所述第一电极耦合；且所述第二电极为透明电极，所述透明电极所在侧为所述光电探测阵列的入光侧；

所述光电探测阵列的连接电路，位于所述第一电极所在侧，并分别与所述第一电极电连接。

6.一种光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括：

权利要求1至5任一项所述光电探测阵列；

处理芯片，通过控制电路与所述光电探测阵列电连接，用于读取所述光电探测阵列的所述第一电极和所述第二电极之间的电压。

7.根据权利要求6所述光电探测器，其特征在于，

所述控制电路，位于所述光电探测阵列的外围，用于根据所述处理芯片的控制信号，控制所述光电探测阵列的连接电路的导通或断开。

8.根据权利要求6或7所述的光电探测器，其特征在于，

所述控制电路、与所述光电探测阵列封装在探测芯片内；

其中，所述探测芯片包括：阵列区域和电路区域；所述电路区域环绕在所述阵列区域外围；

所述光电探测阵列位于阵列区域内；

所述控制电路位于所述电路区域内；

所述电路区域和所述阵列区域之间设置有电气性隔离的隔离带。

9.根据权利要求8所述的光电探测器，其特征在于，所述第二电极为多个所述第一电极共用的公共电极；且所述第二电极为透明电极；

所述控制电路包括：

供电子电路，位于所述电路区域，在所述光电探测阵列的边缘与所述光电探测阵列的公共电极连接，用于向所述公共电极提供工作电压；

选通子电路，与所述连接电路电连接，用于控制根据所述处理芯片的控制信号，导通或断开所述连接电路。

10.一种激光雷达，其特征在于，包括：

激光发射器，用于发射激光；

权利要求6至9任一项提供的光电探测器，用于探测所述激光的回光。

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