CN207052614U - 光通讯薄膜及光电二极管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光通讯技术领域，公开了一种光通讯薄膜及光电二极管，其中，该光通讯薄膜采用由下至上依次设置有n型砷化镓衬底层、厚度为195nm‑205nm的p型砷化镓层和厚度为795nm‑805nm的锗层的结构设置，由于上述各组分的结构及层级厚度结合形成的光通讯薄膜制备简单可行且表征特性良好，降低了光电探测器件材料生长难度的同时降低了成本。

Description

光通讯薄膜及光电二极管

技术领域

本实用新型涉及光通讯技术领域，特别涉及光通讯薄膜及光电二极管。

背景技术

近年来，光纤通信的发展对光电探测器提出了更高的要求，光电探测器应满足：在系统工作波长上有高响应度、高响应速度、最低噪声。

现有技术中的光纤通讯器件因材料生长困难，因此成本较高，因此应用也受到了很大的限制。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种光通讯薄膜，旨在解决光电探测器件材料生长困难导致成本较高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的光通讯薄膜，所述光通讯薄膜由下至上依次设置有n型砷化镓衬底层、厚度为195nm-205nm的p型砷化镓层和厚度为795nm-805nm的锗层。

优选地，所述p型砷化镓层的厚度为200nm。

优选地，所述锗层的厚度为800nm。

优选地，所述n型砷化镓衬底层的厚度为195nm-205nm。

优选地，所述n型砷化镓衬底层的厚度为200nm。

本实用新型还提出一种光电二极管，所述光电二极管包括上面任一项所述的光通讯薄膜。

优选地，所述光电二极管的正向电压为0.1V-0.3V。

优选地，所述光电二极管的反向击穿电压为2.3V-2.8V。

优选地，所述光电二极管的正向电压为0.2V。

优选地，所述光电二极管的反向击穿电压为2.8V。

本实用新型技术方案通过采用由下至上依次设置有n型砷化镓衬底层、厚度为195nm-205nm的p型砷化镓层和厚度为795nm-805nm的锗层的光通讯薄膜结构，由于上述各组分的结构及层级厚度结合形成的光通讯薄膜制备简单可行且表征特性良好，降低了光电探测器件材料生长难度的同时降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的光通讯薄膜的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	光通讯薄膜	100	n型砷化镓衬底层
200	p型砷化镓层	300	锗层

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种光通讯薄膜1。

参照图1，图1为本实用实施例的光通讯薄膜1的结构示意图。

在本实用新型实施例中，如图1所示，该光通讯薄膜1由下至上依次设置有n型砷化镓衬底层100、厚度为195nm-205nm的p型砷化镓层200和厚度为795nm-805nm的锗层300。

在同一块半导体基片上，掺入杂质离子，杂质离子与该半导体基片之间形成共价键，便会产生自由电子和空穴，由于扩散和漂移作用，自由电子和空穴在两边形成聚集，电子聚集的一边形成n型半导体，空穴聚集的另一边形成p型半导体，两种半导体的交界面附近的区域则称为PN结。在该光通讯薄膜1中，以n型砷化镓衬底层100、p型砷化镓层200和锗层300构成半导体结构，其中，n型砷化镓衬底层100中为半导体基片GaAs通过掺杂形成的n型半导体层，p型砷化镓层200为半导体基片GaAs通过掺杂形成的p型半导体层，锗层中为锗材料。锗材料作为吸收区，工作波长为1.55μm，砷化镓材料作为倍增区，由于砷化镓材料的电子空穴的碰撞电离离化率相差很大，雪崩噪声低，将此光通讯薄膜1结构应用于光纤通讯中，既符合光纤通讯对器件工作波长的要求，又具有低的过剩噪声。

上述光通讯薄膜1的制备方法如下：首先在砷化镓衬底中进行离子注入形成p-n结，接着在此基础上注入镁离子，将注入镁离子后的砷化镓经过610℃、20s的退火处理，退火处理后在砷化镓形成n型砷化镓衬底层100和厚度为195nm-205nm的p型砷化镓层200，然后在真空条件下，在该p型砷化镓层200上蒸镀795nm-805nm的锗层300，获得本实施例的光通讯薄膜1。该光通讯薄膜1的制备过程中，各所需条件均容易实现，因此该光通讯薄膜1的制备方法简单可行。

将上述光通讯薄膜1进行检测，通过实验数据证明，该光通讯薄膜1的p型砷化镓层200厚度为195nm-205nm和锗层300厚度为795nm-805nm时，锗呈现高浓度且晶体结构较好，从而实现较高的电子迁移率，同时光吸收特性良好，雪崩噪声较低，光通讯薄膜1具有良好的表征特性。优选地，p型砷化镓层200厚度为200nm时，光通讯薄膜1雪崩噪声更低，而且具有更好的表征特性。优选地，锗层300的厚度为800nm时，光通讯薄膜1对光的吸收效果更好，而且光通讯薄膜1具有更好的表征特性。

进一步地，通过实验数据所得，该光通讯薄膜1的n型砷化镓衬底层100厚度为195nm-205nm时，光通讯薄膜1有较好的机械支撑性能，而且光通讯薄膜1具有较好的表征特性，其中n型砷化镓层200厚度为200nm时，光通讯薄膜1有更好的机械支撑性能，而且光通讯薄膜1具有更好的表征特性。

在光通讯薄膜1由下至上依次设置有厚度为200nm的n型砷化镓衬底层100、厚度为200nm的p型砷化镓层200和厚度为800nm的锗层300时，锗的浓度可达到10¹⁸/cm³，电子迁移率更高，导电性更好，而且机械支撑性能好，光吸收特性更好，雪崩噪声更低，因此光通讯薄膜1的表征特性更好。

本实施例的光通讯薄膜1，各层结构组份及层级厚度的设置具有良好的性能且制备方法简单，降低了光电探测器件材料生长的难度的同时降低了成本。

本实用新型还提出一种光电二极管，该光电二极管包括上面任一种光通讯薄膜1。由于本光电二极管采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。在此基础上，使用上述实施例的光通讯薄膜1制成的光电二极管，基于该光通讯薄膜1的有益效果，可有效降低光电二极管的漏电率。

在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值以后，二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变，称为二极管的“正向电压”。

在电子电路中，将二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。

因此，通过上述光电二极管的正向电压和反向击穿电压应有一个范围值，保证二极管的正常工作。通过实验测试所得，上述实施例中的光通讯薄膜1制得的光电二极管的正向电压为0.1V-0.3V。即将该光电二极管接在正向电压电路中时，在0.1V-0.3V的范围内，能实现该光电二极管的导通并且正常工作。

进一步地，光电二极管的反向击穿电压为2.3V-2.8V。通过实验测试所得，光电二极管的反向击穿电压为2.3V-2.8V时，可能会造成光电二极管的电击穿，使光电二极管失去单向导电性，因此将该光电二极管接在反向电压电路中时，控制光电二极管两端的电压不超过上述反向击穿电压2.3V-2.8V，则光电二极管不存在被击穿的可能，保证二极管的正常使用。

优选地，光电二极管的正向电压为0.2V。通过实验测试可得，光电二极管的正向电压为0.2V时，光电二极管导通工作的基础上，获得较稳定的工作性能。

优选地，光电二极管的反向击穿电压为2.8V。通过实验测试可得，光电二极管的反向电压为2.8V时，光电二极管两端的电压只要不超过2.8V均不会被击穿。

具体的，光电二极管包括由下至上依次设置有厚度为195nm-205nm的n型砷化镓衬底层100、厚度为195nm-205nm的p型砷化镓层200和厚度为795nm-805nm的锗层300的光通讯薄膜1的结构时，由实验测试可知，光电二极管正向电压为0.1V时，反向击穿电压为2.3V；光电二极管正向电压为0.3V时，反向击穿电压为2.5V。

其中，光电二极管包括由下至上依次设置有厚度为200nm的n型砷化镓衬底层100、厚度为200nm的p型砷化镓层200和厚度为800nm的锗层300的光通讯薄膜1的结构时，光电二极管正向电压为0.2V，反向击穿电压为2.8V，而且此时光电二极管漏电率更低。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光通讯薄膜，其特征在于，所述光通讯薄膜由下至上依次设置有n型砷化镓衬底层、厚度为195nm-205nm的p型砷化镓层和厚度为795nm-805nm的锗层。

2.如权利要求1所述的光通讯薄膜，其特征在于，所述p型砷化镓层的厚度为200nm。

3.如权利要求1至2任一项所述的光通讯薄膜，其特征在于，所述锗层的厚度为800nm。

4.如权利要求1至2任一项所述的光通讯薄膜，其特征在于，所述n型砷化镓衬底层的厚度为195nm-205nm。

5.如权利要求4所述的光通讯薄膜，其特征在于，所述n型砷化镓衬底层的厚度为200nm。

6.一种光电二极管，其特征在于，所述光电二极管包括如权利要求1至5任一项所述的光通讯薄膜。

7.如权利要求6所述的光电二极管，其特征在于，所述光电二极管的正向电压为0.1V-0.3V。

8.如权利要求7所述的光电二极管，其特征在于，所述光电二极管的正向电压为0.2V。

9.如权利要求6至8任一项所述的光电二极管，其特征在于，所述光电二极管的反向击穿电压为2.3V-2.8V。

10.如权利要求9所述的光电二极管，其特征在于，所述光电二极管的反向击穿电压为2.8V。