KR100335709B1 - 광검출기 - Google Patents
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Abstract
(요약)
본 발명은, 상업적으로 이용 가능한 광 검출기의 집광 측면 상에 증착된 굴절율의 차를 갖는 전자 비임(refractive index difference electron-beam)을 교호하는 비-에피택셜 비정질층들을 통해 반사 또는 전송(reflection or transmission)에 기초한 공진-공동 p-i-n 광 검출기에 관한 것이다. 파브리-페로 공동의 재료들은 굴절율이 큰 범위(CaF2의 n=1.26에서부터 Si의 n=3.5 까지)에 해당하는 굴절율 재료로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 증착될 때 비정질 상태로 되는 재료들로 부터 선택될 수 있다. 이들 재료의 화합물들은 공동 모드에 의한 공진 파장들만이 검출되도록 선택될 수 있다. RC-PIN 설계의 마이크로 공동은, 반도체 성장의 변경없이, 어떤 현존하는 검출기 구조상에 증착될 수 있다. 이와 같은 광 검출기는 파장 역-다중화 응용들(demultiplexing applications)에 이용될 수 있다. RC-PIN 광 검출기는 스펙트럼의 위치, 스펙트럼의 검출 폭 및 유효 검출의 최대 치수의 구경(maximum numerical aperture)의 높은 수준의 맞춤성(high degree of tailorability)과 층 증착(layer deposition)의 용이성은 파장 역-다중화 응용들에 RC-PIN을 양호하게 이용할 수 있도록 한다. 예시된 RC-PIN 광 검출기는 상업적인 InGaAS 광 검출기의 InP 기판상에 전자빔에 의해 증착된 Si/SiO2파브리-페로 공동을 포함한다. 기준 장치에 관련된 검출 효율은 14nm의 공진 폭을 갖는 1350nm의 공진 파장에서 52 퍼센트이고, 1100∼1700nm의 범위에서 비-공진 파장에 대하여는 4 퍼센트의 응답을 나타낸다.
Description
(발명의 분야)
본 발명은 공진 공동을 갖는 광 검출기들에 관한 것이다.
(발명의 배경)
파장 선택형 검출기들(wavelength selective detectors)은 파장 분할 다중화 응용(wavelength-division multiplexing applications)들에 유용하다. 광섬유(optical fiber)를 통해 다른 파장들에서 분리된 신호들을 전송하고, 이들 파장들을 개별적으로 검출함으로써, 통신 시스템의 정보 용량(information capacity)을 증대시킬 수 있다. 광원들은 공진 공동 LED(RCLED)(resonant cavity LED:RCLED)와 같은 반도체 레이저들 또는 협대역-스펙트럼 발광 다이오드들(narrow-spectrum light emitting diodes)로 이루어질 수 있다. 이러한 검출 시스템은 신호를 역-다중화, 즉, 다른 파장 신호들을 검출할 수 있어야 한다. 역-다중화 방식(demultiplexing scheme)에서의 각각의 검출기는 그 설계 파장으로부터 광을 양호한 효율로 검출할 수 있어야 하고, 채널들 사이의 누화를 최소화하기 위하여 모든 다른 파장들에 대해 감지되지 않아야 한다.
최근에는, 공진 공동 보강된 광 검출기들(resonant cavity enhanced(RCE) photodetectors)은 파장-분할 다중화 응용들에 사용하기 위해 연구되어 왔다. 그들 설계는 에피텍셜 반도체 층들(epitaxial semiconductor layers)로 이루어진 파브리-페로 공진 공동 내에 광 검출기의 흡수 영역을 배치한다. 이와 같은 장치들은 높은 속도를 낼 수 있고, 얇은 흡수 영역들을 가질 수 있으며, 비-공진 파장들이 반사되는 동안 공동의 공진 파장에서 가장 강하게 광을 검출할 수 있다. 그러나, 이와 같은 광 검출기들은 활성 영역의 하부 및 통상 상부에 얇은 에피택셜 분배된 브레그 반사기(distributed Bragg reflector)(DBR) 반도체 미러(semiconductor mirror)를 성장시킬 필요가 있다. 예를 들어, 케이, 키쉬노(K. Kishino) 등에 의한, 1991년 8월, IEEE의 양자 전자 공학 학회지(IEEE Journal of Quantum Electronics)의 제 8 호, 제 27 권, 2025-2026 페이지의 "공진 공동-보강 광 검출기[Resonant cavity enhanced(RCE) Photodetectors]"를 참조한다.
(발명의 개요)
본 발명은, 상업적으로 이동 가능한 광 검출기의 집광 측면 상에 증착된 굴절율의 차를 갖는 전자 비임(refractive index difference electron-beam)을 교호하는 비-에피택셜 비정질층들을 통해 반사 또는 전송(reflection or transmission)에 기초한 공진-공동 p-i-n 광 검출기에 관한 것이다. 파브리-페로 공동의 재료들은 굴절율이 큰 범위(CaF2의 n=1.26에서부터 Si의 n=3.5 까지)에 해당하는 굴절율재료로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 증착될 때 비정질 상태로 되는 재료들로부터 선택될 수 있다. 이들 재료의 화합물들은 공동 모드에 의한 공진 파장들만이 검출되도록 선택될 수 있다. RC-PIN 설계의 마이크로 공동은 어떤 현존하는 검출기 구조상에 전자빔 증기 증착(electron beam evaporation)에 의해 증착될 수 있다. 이와 같은 광 검출기는 파장 역-다중화 응용들(demultiplexing applications)에 이용될 수 있다. RC-PIN 광 검출기는 스펙트럼의 위치, 스펙트럼의 검출 폭 및 유효 검출의 최대 치수의 구경(maximum numerical aperture)의 높은 수준의 맞춤성(high degree of tailorability)과 층 증착(layer deposition)의 용이성은 파장 역-다중화 응용들에 RC-PIN을 양호하게 이용할 수 있도록 한다. 예시된 RC-PIN 광 검출기는 상업적인 InGaAS 광 검출기의 InP 기판상에 전자빔에 의해 증착된 Si/SiO2파브리-페로 공동을 포함한다. 기준 장치에 관련된 검출 효율은 14nm의 공진 폭을 갖는 1350nm의 공진 파장에서 52 퍼센트이고, 1100∼1700nm의 범위에서 비-공진 파장에 대하여는 4 퍼센트의 응답을 나타낸다.
(실시예)
본 발명은, 활성 영역 및 한 쌍의 DBR 미러들로 형성된 인접한 광학 마이크로 공동(resonant optical microcavity)과 p-i-n 반도체 구조로 이루어진 파장 선택형 광 검출기를 구현한다. 공동은, 다수의 증착 기술로 증착될 수 있는 다양한 투과성 재료 화합물들로 이루어 질 수 있다. 재료 화합물들은 공동 모드에 의한 공진 파장들만이 검출될 수 있도록 선택된다.
본 발명을 구현하는 RC-PIN 광 검출기(10)는 본원의 도면중 제 1 도에 개략적으로 도시되어 있다. 설명을 위하여, 장치의 여러 치수들은 일정한 비율로 도시하지 않았다. 광 검출기(10)는. 반도체 기판(12), 흡수 영역(absorbing region)(13) 및, 기판과 흡수 영역에 대한 전극들(14 및 15)을 포함하는 광 검출기 구조(11)를 포함한다. 또한, 광 검출기(10)는 기판(12) 상에 성장된 마이크로 공동(16)을 더 포함한다. 마이크로 공동(16)은, 하부 DBR 미러(17), 활성 영역(18), 및 상부 DBR 미러(19)를 포함한다.
DBR 미러들은 다수의 쌍의 층들을 각각 포함하는데, 각각의 층은 λ/4 두께로 되어 있고, 각각의 쌍의 한 층은 그 쌍의 다른 층의 굴절율과 다른 굴절율을 갖는다. 각각의 재료, 그들 각각의 굴절율 및, 층들의 쌍(또는, 주기)들의 수는, 상부 미러의 상부 층에 충돌하는 광학 방사(optical radiation)의 통과를 유도하여 광 검출기의 기판 표면상에 및 기판 표면 내에 통과하도록, 각각의 미러에 원하는 반사율을 제공하기 위해 미리 설정된다.
본 발명은, 활성 영역(18)이 저굴절율로 되어 있고, 인접한 층들(20)이 하측부 및 상부 DBR 층들의 고굴절율로 되어 있는, 저굴절율 및 고굴절율의 일련의 층들로 형성된 마이크로 공동을 참조하여 설명한다. 바람직하게는, 그들 재료들은, 증착될 때, 비정질 상태로 되어 있는 재료들로부터 선택된다. 전자빔 증기 증착(electron beam evaporation)을 사용하면 간단한 방식으로 그들 재료를 증착시킬 수 있다. 특정 예에 있어서, 고굴절율을 갖는 재료는 Si(n3.5)이고, 저굴절율을 갖는 재료는 SiO2(n1.46)이다. 기판에 인접한 층(21)은 기판상에 반사 방지 코팅용으로서 증착된 저굴절율 재료(SiNx)이다. 다음에, SiNx층에는 일련의 전자빔에 의해 증기 증착된 Si 및 SiO2층(20 및 22)이 각각 뒤따르게 되어, SiO2활성층(18)은 Si층들(20)에 의해 경계가 된다. 상부 DBR의 최상층은 SiO2와 다른 저굴절율 층이다. 본 예에 있어서, 최상층은 Al2O3(n1.64)로 되어 있다. 이와 같은 저굴절율 재료는 공기층(다른 저굴절율 재료)에 인접해 있다. 이는 고굴절율 및 저굴절율의 층을 교호하는 규칙에 부합하지 않지만, 이는 시스템의 상부와 하부 반사율들 사이의 일치를 위하여 수용될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에 있어서, RC-PIN 광 검출기(10)는 InP 기판(12) 상에 성장된 통상의 p-i-n InGaAs 포토다이오드(11)를 포함하고, 기판을 통해 집광된다. 또한, 본 RC-PIN 광 검출기 설계에 의해 표면 집광(surface collection)이 가능하다. λ/4 두께의 SiNx층이 증착에 의해 기판상에 형성된 이후에, 나머지의 마이크로 공동(16)은, 100℃의 기판 온도에서 전자빔 증기 증착(electron beam evaporation)에 의해 하부 DBR 미러(17), 활성 영역(18) 및, 상부 DBR 미러(19)가 기판(12) 상에 성장된다. 하부 DBR 미러(17)는, Si층으로 종료되는 λ/4 두께의 Si(965nm 두께) 및 SiO2(1155nm 두께) 층들이 교대로 형성되는 연속된 SiNx층상에 증착에 의해 형성된다. 다음에, SiO2활성층(18)이 λ/2=(2310 nm)에 대응하는 두께로 증착된다. 이후에는, 상부 DBR 미러(18)를 형성하는 λ/4 두께의 Si 및 SiO2층들이 교대로 형성되는 다른 시퀀스의 중심 반도체 영역 상에 증착 처리된다. 상부 DBR 미러의 최종 층은, 1350 nm의 공진 진공 파장(λ0)(resonance vacuum wavelength)에서 최대 전송으로 상부 미러의 반사율을 동조하기 위해 상부 DBR 미러(19)의 최상부의 고굴절율 층(Si)의 상부에 증착된 λ/4 두께의 Al2O3(23)이다. 특정 예에 있어서, 하부 DBR 미러는 저굴절율 및 고굴절율 층들의 3 쌍들로 형성되는데, 그중 하나는 SiNx층이 포함된다. 상부 DBR 미러는 또한 3 쌍들로 형성되는데, 그중 하나는 Al2O3층이 포함된다.
본 특정 예에서는 고굴절율 및 저굴절율 재료들로서 Si 및 SiO2를 사용하는 것이 제시되었지만, 이들 재료들은, Si(n3.5), GaP(n3.5), ZnS(n2.3), TiO2(n2.2), SiNx(n1.9), 큐빅 지르코니아(Cubic Zirconia)(n1.9)와 같은 고굴절율 재료와, TiO2(n2.2), SiNx(n1.9), 큐빅 지르코니아(n=1.9), Al2O3(n1.64), 티타늄 실리카 글라스(titanium silica glass: n1.54), 인 실리카 글라스(phosphor silica glass)(n∼1.5), 붕소 규산염 글라스(borosilicate glass)(n1.46), SiO2(n1.46), MgF2(n1.38), 및 CaF2(n1.3)와 같은 저굴절율 재료들로부터 선택될 수 있다. 약간의 예에 있어서, 예를 들어, 큐빅지르코니아(n1.9) 또는 TiO2(n2.2)와 같은 보다 높은 굴절율을 갖는 저굴절율 그룹의 재료들은, 예를 들어, CaF2(n1.3), MgF2(n1.38), 붕소 규산염 글라스(n1.46)와 같은 보다 낮은 굴절율과 조합하여 사용될 수 있다.
상기 공동은 다음과 같은 공진 조건을 만족하면 공진 상태에 되어 광을 전송하게 된다.
여기서, φR1및 φR2는 활성층과 하부 및 상부 DBR 미러 사이의 경계면에서 각각 반사 위상을 나타내고, nact는 활성층의 굴절율을 나타내며, Lact는 활성층의 두께를 나타낸다. λ0= 1350nm, φR1= π 및, φR2= π, Lact= λc/(2nact) = λ/2 인 경우에, DBR 구성 층들이나 활성층에 대해서, 또는 이들 모두에 대해서 상기 모두에 대한 두께의 차이들은 설계 파장(λ)을 변경시킨다. λ보다 큰 활성층의 두께들의 경우에, DBR 미러들의 고굴절 영역 내에는 두 개 또는 그 이상의 공진 파장들이 존재하게 된다.
제 2 도에는 마이크로 공동을 갖는 기준 웨이퍼의 반사 스펙트럼이 도시되어 있다. 상기 제 2 도에서 높은 반사 영역(high reflectivity region)은, 1350nm의 공동의 공진에서 15nm 폭의 반사 딥(reflection dip)을 갖는 1000 nm부터 1800 nm까지 분포되어 있고, 마이크로 공동의 전송 공진(transmissiion resonance)에 대응한다. 반사 딥은 10 퍼센트까지 떨어지고, 10 nm(8 meV)의 폭을 갖는다. 상부 미러의 반사율을 미세 동조시킴으로써, 공진 상태에서의 반사는 이론적으로 0으로 감소시킬 수 있다. 파장 위치(λ0)에서 반사 딥(Δλ0)의 스펙트럼 폭은 다음과 같이 주어진다.
여기서, R1및 R2는 상부 및 하부 DBR 미러의 반사율을 각각 나타내고, LCav는 유효 공동 길이를 나타낸다. 유효 공동 길이(LCav)는 공동 내에서의 광 파장(λ)의 배수이다. 각각의 DBR 미러 내부로의 0.2λ 유효 투과 깊이와 0.5λ 중심 SiO2영역으로부터 얻은 구조들에 대해서는, LCav∼0.9λ가 된다. 이러한 LCav는 반도체 RCE 검출기 내에서 얻을 수 있는 값보다 훨씬 작게 되는데, 이는 훨씬 큰 미러 투과 깊이로 인하여 일반적으로 2.5λ보다 크다. RC-PIN 장치에서 높은 반사의 큰 스펙트럼과 작은 LCav는 DBR 내의 Si층들(n3.5)과 SiO2층들(n1.46) 사이의 큰 굴절율에 기인한다. 이론상 미러의 반사율들은 약 0.96 가 되는데, 이는 약 11nm의 이론상의 폭을 나타내고, 관측되는 값에 가깝다. 광범위한 굴절율을 갖는 다양한 재료들로부터 미러 층들을 위한 재료들을 선택함으로써, 스펙트럼 폭 및 반사율 폭은 전체 미러 반사성과 무관하게 맞출 수 있다.
무손실 마이크로 공동 필터는, 상부 및 하부 DBR 미러들이 동일한 반사율로 되는 경우, 또는 R1=S2인 경우에, 공진 상태에서 광의 100 퍼센트를 전송한다. 이와 유사한 미러 반사성 제한은 공진 공동 보강(resonant cavity enhanced)(RCE) 광 검출기들에서도 알 수 있다. 단일-통과 전송(single-pass transmission)(T)[임의의 안티노드 효과(antinode effects)를 포함]을 갖는 활성 매체를 구비한 RCE 광 검출기에 있어서, 검출 효율은, R2=1인 경우에만 100 퍼센트)의 값을 갖는 R1= R2T2일때만 최대가 된다. RC-PIN 광 검출기의 마이크로 공동에 대한 동일한 미러 반사성의 제한은 RCE 검출기에 필요한 이중 제한에 비해 실현하기가 확실히 용이하다. 두가지 형태의 최적화된 장치들에 있어서, 공진 상태의 검출과 비공진 상태의 검출 사이의 최대 이론상 콘트라스트 비율은 (1+R1 2)/(1-R1)2로 주어진다.
제 3 도에는 반사-방지 코팅을 갖는 검출기에 관련하여, 파장에 대해서 공동을 갖는 검출기의 응답이 도시되어 있다. 제 3 도에서는, 광이 1350 nm의 공진 파장에서만 검출되고, 검출기가 다른 모든 파장에 대해서 감지되지 않는 것에 대해 설명한다. 검출은, 상대 검출이 50 퍼센트가 되는 1350 nm에서 14 nm 넓은 공진을 제외하고, 1100 nm에서 1800nm까지 낮게 되어 있다. 대체로, 반사된 광은 파장-분할 다중화 시스템을 구성하는 다른 RC-PIN 광 검출기들에 의해 검출될 수 있다. 1350 nm에서 최대 상대 응답율은 52 퍼센트이고, 비공진 응답율(response off resonance)은 약 4 퍼센트이다. 이론상, 10 퍼센트 반사와 52 퍼센트 응답 사이의 불일치는 비정질 실리콘에서 150cm-1의 흡수 계수(absorption coefficient)로 설명될 수 있다. 높은 온도 또는 CVD 증착에 의한 성장은 흡수율이 감소된 실리콘 층들을 생성할 수 있고, 이에 따라 검출 효율이 높아진다. TiO2와 같은 다른 고굴절율 재료들은 흡수율 손실이 없이 대치할 수 있지만, 작은 파장 범위의 제약이 따른다. 그 이외의 있을 수 있을 수 있는 효율 손실의 소스들은 막들(films)내에서 산란하는 광이거나, 마이크로 공동 전송 피크(transmission peak)의 스미어링(smearing)을 나타내는 약간 울퉁불퉁한 기판 표면(slightly bumpy substrate surface)이다. 4 퍼센트의 비공진 응답은 96 퍼센트의 미러 반사율을 갖는 완전한 층 구조에 대해 계산된 0.1 퍼센트 보다 높다. 이는, 주변 검출기의 마운트(mount)로부터 또는 층들 자체 내에서, 또는 검출기의 먼쪽으로부터 산란된 광이 원인이 될 수 있다. 반사 또는 확산이든 간에, 검출기의 먼쪽으로부터 어떠한 반사들은 공진시에 검출된 신호를 감소시키고, 비공진시에 검출된 신호를 증가시킨다.
공진 파장은 수직으로부터 입사각의 작은 편차에 대해 상대적으로 감지되지 않지만, 보다 큰 각도에서 빠르게 변화한다. 입사각(θ 0)에 대한 공진 파장은 다음과 같이 주어진다.
여기서, 값(nc)은 마이크로 공동에 대한 유효 굴절율이고, 이는 식(3)을 각 도에 의해 측정 또는 계산된 변화에 맞춤으로써 결정될 수 있다. 본 실시예의 RC-PIN 장치들에 있어서, nc가 대략 1.75이다. 단색의 인입 광 비임(monochromatic light beam)의 각도들의 범위는 모든 광선이 공진 피크(resonance peak)내에 있도록 제한되어야 한다. 그러므로, 낮은 공진 피크와 낮은 nc를 갖는 장치들은 최대 검출 효율을 위해 보다 많은 조준된 입력 비임들(collimated input beams)이 필요하다. RC-PIN 검출기 구조에 있어서, 공진 폭은 1350 nm의 파장에서 14 nm 이다.
t = Δλ0/λ0, 여러 분수의 라인폭들(various fractional linewidths)들에 대해, 원추형의 광의 수치 구경(light cone of numerical aperture)인 NA= sin(θ 0,max)로부터, 유효 굴절율(nc)을 갖는 공통을 통해 전송(또는, 공동에 의해 검출)된 이상적인-파장 단색 광(ideal-wavelength monochromatic light)에 대한 최대 결합 효율은 다음과 같은 식(4)프로 주어진다.
식(4)의 계산은 원추형의 광내에서 모든 입체각들을 통해 광이 균일한 세기를 갖는 것으로 가정하고, 각도에 따른 피크 검출 효율의 변화가 없는 것으로 가정하여, 각도에 의한 공진 변화의 효과만을 포함한다. 제 4 도는 여러 분수의 라인 폭들에 대한 평행 비임에 관련된 효율의 그래프를 도시한 도면이다. 여기서, t = 0.001 이고, nc= 1.75 인 장치에 있어서, NA< 0.29 인 원추형 광에 대한 상대 결합 효율이 0.69 보다 높고. NA< 0.20 에서는 0.89 보다 높다는 것을 알 수 있다.
공진 파장을 경험하는 광선이 공진 폭의 값까지 변화하는 입사 비임(incident beam)은 78.5 퍼센트의 상대 결합 효율을 결과로서 나타낸다. 보다큰 NA값들에 있어서, 상대 결합 효율은 급격히 낮아진다. 그러므로 마이크로 공동은 광원의 주어진 NA에 대해 78.5 퍼센트보다 더 높은 상대 효율을 갖도록 설계되어야 한다. 본 실시예의 공동은 0.25보다 작은 수치 구경 값에 대한 기준에 만족한다. 보다 큰 NA값들은 다소 넓은 스펙트럼 폭이나, 유사한 스펙트럼 폭과 보다 큰 nc를 설계함으로써 성취될 수 있다. 공동의 굴절율(nc)은 중심의 SiO2영역 또는, 심지어 모든 SiO2층들을, 고굴절율 재료로 대치함으로써 증가시킬 수 있다.
고굴절율을 갖는 활성층이 DBR 미러들에 의해 경계되고, 저굴절율 재료가 활성층에 인접하게 되는 조합으로 동일한 공동을 제조할 수도 있다. 중요한 선행 조건은 중간층의 능력이 광학 방사에 대해 투명성이 높게 되도록 하는 것이다.
본 발명의 추가적인 장점 및 변형들은 본 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 용이하게 구현될 수 있다. 그러므로, 보다 넓은 관점에서의 본 발명은, 본 명세서에 설명 및 도시된 상세한 설명, 대표적인 장치들 및 예시된 실시예에 국한되지 않는다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위의 정신 및 범위에 벗어나지 않는 범주 내에서 당업자들에 의해 여러 변형안이 있을 수 있다.
제 1 도는 표준 p-i-n 광 검출기의 집광 표면에 형성된 파브리-페로 공진 마이크로 공동(Fabry-Perot resonant microcavity)의 구조를 도식적으로 나타낸 도면.
제 2 도는 광 검출기상에 성장되는 시기와 동일한 시기에 성장된 파브리-페로 마이크로 공동을 갖는 테스트 웨이퍼의 반사 스펙트럼을 나타낸 도표.
제 3 도는 반사 방지 코팅(anti-reflection coating)을 갖지만 공동이 없는 기준 검출기의 광 전류로 나눈, 증착된 파브리-페로 공동을 갖는 공진 공동 p-i-n(RC-PIN) 광 검출기로부터 검출된 광 전류를 나타낸 도표.
제 4 도는 공동의 유효 굴절율로 나눈 인입 광의 수치 구경(NA/nc)에 대해서 여러 분수의 공진폭(t)을 위한 RC-PIN 광 검출기의 파브리-페로 공동의 최대 상대 응답을 나타낸 일련의 도표.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 광 검출기 11 : 광 검출기 구조
12 : 기판 13 : 흡수 영역
14, 15 : 전극 16 : 마이크로 공동
17 : 하부 DBR 미러 18 : SiO2활성층
19 : 상부 DBR 미러 20 : Si층
21, 23 : SiNx 층 22 : SiO2층
Claims (8)
- 기판과, 광-흡수 영역과, 상기 기판 및 상기 광-흡수 영역에 대한 전극들을 구비하는 포토다이오드를 포함하는 광 검출기(photodetector)로서,상기 포토다이오드는 집광 표면을 갖고, 파브리-페로 공동(Fabry-Perot cavity)이 상기 집광 표면상에 형성되며,상기 파브리-페로 공동은, 상기 집광 표면에서부터 위쪽 방향의 순서로, 분배 브래그 반사기(DBR) 하부 미러와, 활성 영역과, DBR 상부 미러를 포함하고,상기 상부 및 하부 미러들 각각은 복수의 주기들(periods)을 포함하고,각각의 주기는 고굴절율을 갖는 재료층과 상기 주기의 다른 층 보다 저굴절율을 갖는 재료층을 포함하며,한 주기내의 고굴절율을 갖는 층은 상기 미러의 다른 주기내의 저굴절율을 갖는 층에 인접하게 되어 있고,상기 DBR 미러들 내의 상기 층들 각각은, λ/4 두께로 되어 있으며,상기 활성 영역은 상기 활성 영역에 인접한 주기들내의 각각의 인접한 층의 굴절율과 다른 굴절율을 갖고, 상기 활성 영역은 λ/2 두께로 되어 있는, 광 검출기.
- 제 1 항에 있어서,상기 고굴절율을 갖는 재료는, Si, ZnS, TiO2, GaP, 큐빅 지르코니아(cubic zirconia), 및 SiNx로 구성된 그룹으로부터 선택되고,상기 저굴절율을 갖는 재료는, TiO2, SiNx, 큐빅 지르코니아(cubic zirconia), Al2O3, 인 실리카 글라스(phosphor silica glass), 티탄 실리카 글라스(titanium silica glass), 붕소 규산염 글라스(borosilicate glass), SiO2, MgF2, 및 CaF2로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 광 검출기.
- 제 1 항에 있어서,상기 고굴절율을 갖는 재료는 Si를 포함하고, 상기 저굴절율을 갖는 재료는 SiO2를 포함하는, 광 검출기.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판의 표면은 집광 표면인, 광 검출기.
- 제 1 항에 있어서,상기 광 흡수 영역의 표면은 집광 표면인, 광 검출기.
- 제 1 항에 있어서,상기 포토다이오드는 InP 기판상에 성장된 InGaAs 광 흡수 영역을 포함하고, 상기 고굴절율을 갖는 영역은 Si를 포함하며, 상기 저굴절율을 갖는 영역은 SiO2를 포함하고, 상기 활성 영역은 SiO2를 포함하는, 광 검출기.
- 제 6 항에 있어서,상기 포토다이오드의 상기 집광 표면에 인접한 상기 하부 DBR 미러의 λ/4 두께를 갖는 최하부 층의 재료는 SiNx를 포함하는 저굴절율 재료인, 광 검출기.
- 제 6 항에 있어서,상기 상부 DBR 미러의 λ/4 두께를 갖는 최상부 층의 재료는, Al2O3을 포함하는 저굴절율 재료인, 광 검출기.
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