TWI838904B - 高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體 - Google Patents

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Abstract

一種高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體，係在單一累增層（multiplication layers）中插入多層的電場控制層（field control layer），以將該單一累增層切成數層不同區域的累增層，俾以減小崩潰電壓、降低臨界電場、增進飽和功率與提高增益，達到累增崩潰的效果。

Description

高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體
本發明係有關於一種高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極 體，尤指涉及一種在單一累增層（multiplication layer）中插入多層的電場控制層（field control layer），以將該單一累增層切成數層不同區域的累增層，特別係指可以減小崩潰電壓、降低臨界電場、增進飽和功率與提高增益，達到累增崩潰效果的裝置。
數十年來，累崩光二極體（avalanche photodiode, APD）在光纖通 信、生物感測、光達、量子光學、量子計算及無線光通信等多種不同應用的接收端發揮著重要作用。與其它內部增益較大的半導體光偵測器（包括光電晶體與光導體）相比，APD通常可具有更短的內部響應時間、更寬的光電（optical-to-electrical, O-E）頻寬、更低的雜訊等效功率（noise-equivalent-power, NEP）、及更高的靈敏度等性能。另一方面，與具有單位增益的p-i-n PD對應物相比，APD高增益的代價是其輸出飽和電流密度較低與O-E頻寬較小，這是由於其主動層內的額外載子倍增過程所致。
近來使用在模擬系統中具有大動態範圍的光接收器需求量很大， 為使APD裝置能夠在高飽和輸出電流下保持高響應性與高速性能，成為滿足此類應用的重要問題。以調頻連續波（frequency modulated continuous wave, FMCW）光達中的同調接收器為例，在光學局部震盪器（local oscillator, LO）強烈功率泵浦下可以提供高飽和射頻輸出功率的高線性p-i-n PD，非常適用於放大微弱的接收光。然而，在基於進階光子積體電路（photonic integrated circuit, PIC）的FMCW光達系統中，顯著的光插入損耗仍然是一個挑戰，這導致輸出光學LO功率有限(幾mW)。
在具有高響應性能的傳統APD中，其飽和電流通常受到較厚的砷化銦鎵(In0.53Ga0.47As)吸收層(~2μm)中的空間電荷屏蔽(space-charge screening,SCS)效應的限制。通過降低電荷層中的摻雜密度，可以在吸收層中分配更強的電場來抑制這種SCS效應。然而，此種做法會導致崩潰(操作)電壓(Vbr)的增加，以及在大功率操作下產生更嚴重的設備發熱。
本發明人先前曾設計一種APD凸台結構，如第8圖所示，以下統稱裝置B，前案裝置B將在後續實驗中與本發明的裝置A進行性能比較。前案裝置B的結構從上到下由一p+型In0.53Ga0.47As接觸層31、一In0.52Al0.48As透光層32、一本質In0.53Ga0.47As吸收層33、二p型In0.52Al0.48As電場控制層34、二本質In0.52Al0.48As累增層35、以及二N+型In0.52Al0.48As/InP接觸層36組成。並將二In0.52AlxGa0.48-xAs帶溝漸變層37分別插入該吸收層33與該透光層32，以及該吸收層33與該累增層35之間的界面處。然而，該裝置B的操作增益將隨著光泵浦功率的增加而逐漸減少，相關實驗數據詳見後述。故，一般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。
本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種可以從根本上克服傳統APD在FMCW光達與高速光通信應用中響應度與飽和電流性能之間的權衡之高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體。
為達以上之目的，本發明係一種高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體，係在單一累增層(multiplication layers)中插入多層的電場控制層(field control layer)，以將該單一累增層切成數層不同區域的累增層，俾以減小崩潰電壓、降低臨界電場、增進飽和功率與提高增益，達到累增崩潰的效果。
於本發明上述實施例中，該串聯累崩光二極體的磊晶層結構，係 包括：一P型接觸層（Contact Layer），係為p +-型摻雜之第一半導體；二N型接觸層，係為n +/n-型摻雜之第二、三半導體；一P型透光層（Window Layer），係為p +-型摻雜之第四半導體，並夾置於該P型歐姆接觸層與該二N型歐姆接觸層之間；一第一帶溝漸變層（Graded Bandgap Layer），係為p +-型摻雜之第五半導體，並夾置於該P型透光層與該二N型歐姆接觸層之間；一吸收層（Absorption Layer），係為無摻雜之第六半導體，並夾置於該第一帶溝漸變層與該二N型歐姆接觸層之間；一第二帶溝漸變層，係為無摻雜之第七半導體，並夾置於該吸收層與該二N型歐姆接觸層之間；一第一P型電場控制層，係為p-型摻雜之第八半導體，並夾置於該第二帶溝漸變層與該二N型歐姆接觸層之間；一第二P型電場控制層，係為p-型摻雜之第九半導體，並夾置於該第一P型電場控制層與該二N型歐姆接觸層之間；一第一累增層，係為無摻雜之第十半導體，並夾置於該第二P型電場控制層與該二N型歐姆接觸層之間；一第三P型電場控制層，係為p-型摻雜之第十一半導體，並夾置於該第一累增層與該二N型歐姆接觸層之間；一第二累增層，係為無摻雜之第十二半導體，並夾置於該第三P型電場控制層與該二N型歐姆接觸層之間；一第四P型電場控制層，係為p-型摻雜之第十三半導體，並夾置於該第二累增層與該二N型歐姆接觸層之間；以及一第三累增層，係為無摻雜之第十四半導體，並夾置於該第四P型電場控制層與該二N型歐姆接觸層之間；該高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體之結構從上到下（from Top to Bottom），係由該P型歐姆接觸層、該P型透光層、該第一帶溝漸變層、該吸收層、該第二帶溝漸變層、該第一P型電場控制層、該第二P型電場控制層、該第一累增層、該第三P型電場控制層、該第二累增層、該第四P型電場控制層、該第三累增層、該N型歐姆接觸層以及該N+型歐姆接觸層所組成，成為陰極（n-side(M-layer) down）電極在下之磊晶層結構，以至少三層的多層連續堆疊累增層設計，每層累增層上方都插設有一電場控制層，藉此可以從根本上克服傳統APD中響應性與飽和電流性能之間的權衡，以便在FMCW光達與相關通信系統中的接收端應用。
於本發明上述實施例中，該磊晶層結構係成長於一半絕緣或導電 之半導體基板上。
於本發明上述實施例中，該P型歐姆接觸層為p +-型砷化銦鎵 （InGaAs）、該P型透光層為p +-型磷化銦（InP）、該第一帶溝漸變層為p +-型砷化鋁銦鎵（InAlGaAs）、該吸收層為無摻雜之InGaAs、該第二帶溝漸變層為無摻雜之InGaAs或InAlAs、該第一P型電場控制層為p-型摻雜之InAlAs、該第二P型電場控制層為p-型摻雜之InP、該第一累增層為無摻雜之InAlAs、該第三P型電場控制層為p-型摻雜之InAlAs、該第二累增層為無摻雜之InAlAs、該第四P型電場控制層為p-型摻雜之InAlAs、該第三累增層為無摻雜之InAlAs、以及該二N型歐姆接觸層分別為n-型摻雜之InAlAs與n +-型摻雜之InP。
於本發明上述實施例中，該P型歐姆接觸層為p +-型In xGa 1-xAs，且x 係為0.53。
於本發明上述實施例中，該吸收層為無摻雜之In xGa 1-xAs，且x係 為0.53。
於本發明上述實施例中，該第一、三、四P型電場控制層為p-型 摻雜之In xAl 1-xAs，且x係為0.52。
於本發明上述實施例中，該第一、二、三累增層為無摻雜之 In xAl 1 -xAs，且x係為0.52。
於本發明上述實施例中，該N型歐姆接觸層為n-型摻雜之 In xAl 1 -xAs，且x係為0.52。
於本發明上述實施例中，該高響應度與高飽和電流的串聯累崩光 二極體係適用於調頻連續波（frequency modulated continuous wave, FMCW）光達。
請參閱『第１圖～第７圖』所示，係分別為本發明三層累增層 APD（裝置Ａ）之剖面示意圖、本發明裝置Ａ在衝穿電壓與崩潰電壓下沿第１圖所示的AA'與BB'方向計算之電場分佈示意圖、本發明以裝置Ｂ在衝穿電壓與崩潰電壓下沿第１圖所示的AA'與BB'方向計算之電場分佈示意圖、本發明裝置Ａ、Ａ'與Ｂ在不同光泵浦功率下測量的暗電流、光電流及操作增益與偏壓之關係示意圖、本發明裝置Ａ、Ａ'與Ｂ測量的直流輸出光電流與輸入光功率之關係示意圖、本發明裝置Ａ'與Ｂ在不同偏壓下的直流輸出光電流與輸入光功率之關係示意圖、以及本發明之暗電流、光電流、操作增益、O-E頻率響應、及以裝置Ａ、Ｂ與PIN PD模組作為接收器拍攝的OUTs（K、F與C）之影像圖。如圖所示：本發明係一種高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體（avalanche photodiode, APD），包括由一P型接觸層（Contact Layer）１１、二N型接觸層１２、１３、一P型透光層（Window Layer）１４、一第一帶溝漸變層（Graded Bandgap Layer）１５、一吸收層（Absorption Layer）１６、一第二帶溝漸變層１７、一第一P型電場控制層（Field Control Layer）１８、一第二P型電場控制層（Field Control Layer）１９、一第一累增層（Multiplication Layer）２０、一第三P型電場控制層２１、一第二累增層２２、一第四P型電場控制層２３、以及一第三累增層２４構成一磊晶層結構，並成長於一半絕緣或導電之半導體基板２５上。如是，藉由上述揭露之結構構成一全新之高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體。
於本發明之一較佳具體實施例中，該高響應度與高飽和電流的串 聯累崩光二極體可適用於調頻連續波（frequency modulated continuous wave, FMCW）光達，其結構如第１圖所示，以下統稱裝置Ａ。該裝置Ａ的結構從上到下（from Top to Bottom），係由一p +型砷化銦鎵（In 0.53Ga 0.47As）接觸層，厚度120 nm、一磷化銦（InP）透光層，厚度500 nm、一p型砷化鋁銦鎵（InAlGaAs）帶溝漸變層，厚度40 nm、一無摻雜之In 0.53Ga 0.47As吸收層，厚度2000 nm、一無摻雜之InGaAs或InAlAs帶溝漸變層，厚度30 nm、三p型In 0.52Al 0.48As電場控制層與一p型InP電場控制層，厚度30、30、30與120 nm、三無摻雜之In 0.52Al 0.48As累增層，厚度100 nm、100 nm與400 nm、以及二N +型In 0.52Al 0.48As/InP接觸層組成。成為陰極（n-side(M-layer) down）電極在下之磊晶層結構，以至少三層的多層連續堆疊累增層設計，每層累增層上方都插設有一電場控制層，藉此可以從根本上克服傳統APD中響應性與飽和電流性能之間的權衡，以便在FMCW光達與高速光通信系統中的接收端應用。
上述清楚地說明了每個磊晶層的厚度，裝置Ａ、裝置Ｂ（如第８ 圖所示）的In 0.53Ga 0.47As吸收層厚度相同，為2 μm，且累增層厚度相近（600(Ａ) vs. 500(Ｂ) nm）。本發明係在單一累增層中插入多層的電場控制層，以將單一累增層切成數層不同區域的累增層，以上述裝置Ａ為例，所提600 nm厚的累增層細分為100 nm的第一累增層２０、100 nm的第二累增層２２與400 nm的第三累增層 ２４等三部分。藉此減小崩潰電壓、降低臨界電場、增進飽和功率與提高增益，以達到累增崩潰的效果。
承上述，由於累增區中的階梯電場分佈，電子在第一與第二累增 層２０、２２中被激發，並且由於電場強度不足，可能無法觸發顯著的碰撞電離。最終，電子轉移到與N型接觸層１３緊密相連的第三累增層２４，開始連續的碰撞電離。因此，本發明提出這種多層累層層設計提供了比單個均勻厚的累增層具有更好的碰撞電離定域化，因此可以顯著減少APD中由累崩過程引起的延遲時間。
第２圖與第３圖分別顯示本發明裝置Ａ與前案裝置Ｂ在衝穿電 壓與崩潰電壓下沿第１圖所示的垂直（AA'）與水平（BB'）方向計算的電場分佈。結果顯示，第２圖為本發明裝置Ａ模擬的一維電場，累增區的臨界電場可降低至305 kV/cm，-44 V的崩潰電壓。第３圖為前案裝置Ｂ模擬的一維電場，累增區的臨界電場為610 kV/cm，-51 V的崩潰電壓。在APD結構的設計過程中，較低的臨界電場代表較小的工作電壓（V br），較低的裝置發熱，並且可以在較厚的In 0.53Ga 0.47As吸收層中分配較強的電場來抑制空間電荷屏蔽（space-charge screening, SCS）效應，從而獲得較高的飽和輸出光電流密度。總體而言，本發明的多累增層設計可以從根本上放寬高增益APD對飽和的限制，提供比具有相同累增層厚度的傳統APD設計更短的累崩延遲時間與更大的增益頻寬乘積（gain-bandwidth product, GBP）。
由第２、３圖可知，本發明裝置Ａ累增崩潰的電場只需要305 kV/cm，前案裝置Ｂ需要高到610 kV/cm才會崩潰，本發明裝置Ａ可以有效的把崩潰電場變小，把崩潰電場從-51 V降到-44 V，換言之，本發明裝置Ａ可以把累增層電場壓低，把吸收層電場拉高，同時維持崩潰的現象，所以本發明可以有更小的崩潰電壓（-51 V降到-44 V），更低的臨界電場，達到累增崩潰的效果。
第４圖分別針對(a)裝置Ａ(b)裝置Ａ'與(c)裝置Ｂ在1.55 µm光波長 下經受不同光泵浦功率下測量的暗電流、光電流及操作增益與偏壓的關係。其中，裝置Ａ'係具有與裝置Ａ完全相同的磊晶層結構，但電場控制層的摻雜密度已被調整為具有更大的反向偏壓衝穿電壓（punch through voltage, V pt）（-16 vs. -9 V）。由結果可見，裝置Ａ、Ａ'與Ｂ實測的崩潰電壓（breakdown voltage, V br）分別約為-41 V、-39 V與-49 V。證明本發明裝置Ａ也可以同時把V pt與V br壓低，而能夠把衝穿點壓低，代表吸收層的電場可以更高，從而使其高功率表現會更好。
第５圖分別針對具有相同活動窗直徑為60µm的(a)裝置Ａ(b)裝置 Ａ'與(c)裝置Ｂ測量的直流輸出光電流與輸入光功率的關係，且圖(a)中的插圖係顯示裝置Ａ與Ｂ的測量正向偏壓I-V曲線。由結果可見，第５圖(a)顯示本發明裝置Ａ的光電流是不易飽和，第５圖(c)顯示前案裝置Ｂ的飽和光電流較小，所以容易飽和，這是因為其吸收層電場較小，所以比較容易飽和，由第５圖(a)可知，本發明裝置Ａ超過5.6 mA都未飽和，前案裝置Ｂ在2.5 mA就飽和。因此，與其他兩個裝置Ａ'（I 1dB：3.2 mA）、Ｂ（I 1dB：2.5 mA）相比，本發明裝置Ａ具有更高的1 dB飽和電流（I 1dB：＞5.6 mA）。
第６圖(c)顯示具有相同活動窗直徑為200µm的裝置Ａ'與Ｂ在不 同偏壓下的直流輸出光電流與輸入光功率的關係。由結果顯示，當本發明裝置 Ａ'把元件面積拉大時，變成電流可以到很大，本發明裝置Ａ'崩潰電壓較小，所以裝置發熱就比較小，可以耐到高電流，因為吸收層電場比較高；前案裝置Ｂ崩潰電壓很大，無法耐高電流。
第７圖(a)～(h)顯示分別使用裝置Ａ、Ｂ與PIN PD模組作為接收 器拍攝的OUTs（K、F與C）的影像，這些影像係根據每個像素的降頻中頻（IF）頻率與功率所構建，其中圖(a)、(c)、(e)及(g)係基於裝置Ａ在0.9 Vbr、裝置Ｂ在0.8 Vbr、裝置Ｂ在0.9 Vbr以及PIN PD下測量的每個像素的中頻功率拍攝的光達圖像，圖(b)、(d)、(f)及(h)係基於裝置Ａ在0.9 Vbr、裝置Ｂ在0.8 Vbr、裝置Ｂ在0.9 Vbr以及PIN PD中每個像素的深度與距離信息拍攝的光達3D圖像。當應用在光達的接收端時發現，本發明所提裝置Ａ顯影效果明顯比較好，只要一點點（0.5 mW）光功率就可以得到很好的影像效果，前案的裝置Ｂ無論是無累增層或雙層累增層都要4 mW的光功率，而且效果還比本發明裝置Ａ差。
本發明提出一種新穎的APD設計，可以從根本上克服傳統APD在 FMCW光達與高速光通信應用中響應度與飽和電流性能之間的權衡。通過採用內部具有階梯電場的多個基於In 0.52Al 0.48As的累增層，由於多個累增層內的累崩過程比雙累增層更為明顯，因此可以有效降低臨界電場。藉此，本發明可以較小的工作電壓在APD的厚吸收層中分配一個更強的電場，可在高輸出光電流下減輕SCS效應與裝置發熱。與具有相同活動窗尺寸（60 μm）的雙累增層前案裝置Ｂ相比，本發明裝置Ａ具有相近吸收值與累增層厚度的APD在0.95 V br操作下，表現出更小的V pt與V br，更高的響應度（19.6 vs. 13.5 A/W）、更大的最大增益（230 vs. 130）、及更高的1-dB飽和電流（＞5.6 vs. 2.5 mA）。此外，當裝置活動窗直徑進一步增加到200 μm且輸出電流密度較低時，由於裝置Ａ中工作電壓（V br）較小且裝置發熱較輕，所提的裝置結構仍然保持優於裝置Ｂ的飽和電流性能（＞14.6 vs. 12.8 mA）。在自外差FMCW光達測試台上，這種新型APD在每個像素中表現出更大的信噪比，並且構建的三維影像質量也比通過前案雙累增層與高性能商用PIN PD模組獲得的影像質量更佳，所需的光功率（0.5 vs. 4 mW）更少。上述結果證明本發明所提新型APD可以進一步提高下一代FMCW光達與高速光通信系統的靈敏度。
綜上所述，本發明係一種高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二 極體，可有效改善習用之種種缺點，係在單一累增層（multiplication layer）中插入多層的電場控制層（field control layer），以將該單一累增層切成數層不同區域的累增層，俾以減小崩潰電壓、降低臨界電場、增進飽和功率與提高增益，達到累增崩潰的效果，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定 本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡 單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
（本發明部分） Ａ:裝置 11:P型接觸層 １２、１３:N型接觸層 14:P型透光層 15:第一帶溝漸變層 16:吸收層 17:第二帶溝漸變層 18:第一P型電場控制層 19:第二P型電場控制層 20:第一累增層 21:第三P型電場控制層 22:第二累增層 23:第四P型電場控制層 24:第三累增層 25:半導體基板 （前案部分） Ｂ:裝置 31:p +型In 0.53Ga 0.47As接觸層 32:In 0.52Al 0.48As透光層 33:本質In 0.53Ga 0.47As吸收層 34:p型In 0.52Al 0.48As電場控制層 35:本質In 0.52Al 0.48As累增層 36:N +型In 0.52Al 0.48As/InP接觸層 37:In 0.52Al xGa 0.48-xAs帶溝漸變層
第１圖，係本發明三層累增層APD（裝置Ａ）之剖面示意圖。 第２圖，係本發明裝置Ａ在衝穿電壓與崩潰電壓下沿第１圖所示的AA'與BB'方向計算之電場分佈示意圖。 第３圖，係本發明以裝置Ｂ在衝穿電壓與崩潰電壓下沿第１圖所示的AA'與BB'方向計算之電場分佈示意圖。 第４圖，係本發明裝置Ａ、Ａ'與Ｂ在不同光泵浦功率下測量的暗電流、光電流及操作增益與偏壓之關係示意圖。 第５圖，係本發明裝置Ａ、Ａ'與Ｂ測量的直流輸出光電流與輸入光功率之關係示意圖。 第６圖，係本發明裝置Ａ'與Ｂ在不同偏壓下的直流輸出光電流與輸入光功率之關係示意圖。 第７圖，係本發明之暗電流、光電流、操作增益、O-E頻率響應、及以裝置Ａ、Ｂ與PIN PD模組作為接收器拍攝的OUTs（K、F與C）之影像圖。 第８圖，係習用雙累增層APD（裝置Ｂ）之剖面示意圖。
A:裝置
11:P型接觸層
12、13:N型接觸層
14:P型透光層
15:第一帶溝漸變層
16:吸收層
17:第二帶溝漸變層
18:第一P型電場控制層
19:第二P型電場控制層
20:第一累增層
21:第三P型電場控制層
22:第二累增層
23:第四P型電場控制層
24:第三累增層
25:半導體基板

Claims (10)

  1. 一種高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體(avalanche photodiode,APD)，係在單一累增層(multiplication layer)中插入多層的電場控制層(field control layer)，以將該單一累增層切成數層不同區域的累增層。
  2. 依申請專利範圍第1項所述之高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體，其中，該串聯累崩光二極體的磊晶層結構，係包括：一P型接觸層(Contact Layer)，係為p+-型摻雜之第一半導體；二N型接觸層，係為n+/n-型摻雜之第二、三半導體；一P型透光層(Window Layer)，係為p+-型摻雜之第四半導體，並夾置於該P型歐姆接觸層與該二N型歐姆接觸層之間；一第一帶溝漸變層(Graded Bandgap Layer)，係為p+-型摻雜之第五半導體，並夾置於該P型透光層與該二N型歐姆接觸層之間；一吸收層(Absorption Layer)，係為無摻雜之第六半導體，並夾置於該第一帶溝漸變層與該二N型歐姆接觸層之間；一第二帶溝漸變層，係為無摻雜之第七半導體，並夾置於該吸收層與該二N型歐姆接觸層之間；一第一P型電場控制層，係為p-型摻雜之第八半導體，並夾置於該第二帶溝漸變層與該二N型歐姆接觸層之間；一第二P型電場控制層，係為p-型摻雜之第九半導體，並夾置於該第一P型電場控制層與該二N型歐姆接觸層之間；一第一累增層，係為無摻雜之第十半導體，並夾置於該第二P型電場控制層與該二N型歐姆接觸層之間；一第三P型電場控制層，係為p-型摻雜之第十一半導體，並夾置於該第一累 增層與該二N型歐姆接觸層之間；一第二累增層，係為無摻雜之第十二半導體，並夾置於該第三P型電場控制層與該二N型歐姆接觸層之間；一第四P型電場控制層，係為p-型摻雜之第十三半導體，並夾置於該第二累增層與該二N型歐姆接觸層之間；以及一第三累增層，係為無摻雜之第十四半導體，並夾置於該第四P型電場控制層與該二N型歐姆接觸層之間；該高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體之結構從上到下(from Top to Bottom)，係由該P型歐姆接觸層、該P型透光層、該第一帶溝漸變層、該吸收層、該第二帶溝漸變層、該第一P型電場控制層、該第二P型電場控制層、該第一累增層、該第三P型電場控制層、該第二累增層、該第四P型電場控制層、該第三累增層、該N型歐姆接觸層以及該N+型歐姆接觸層所組成，成為陰極(n-side(M-layer)down)電極在下之磊晶層結構，以至少三層的多層連續堆疊累增層設計，每層累增層上方都插設有一電場控制層。
  3. 依申請專利範圍第2項所述之高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體，其中，該磊晶層結構係成長於一半絕緣或導電之半導體基板上。
  4. 依申請專利範圍第2項所述之高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體，其中，該P型歐姆接觸層為p+-型砷化銦鎵(InGaAs)、該P型透光層為p+-型磷化銦(InP)、該第一帶溝漸變層為p+-型砷化鋁銦鎵(InAlGaAs)、該吸收層為無摻雜之InGaAs、該第二帶溝漸變層為無摻雜之InGaAs或InAlAs、該第一P型電場控制層為p-型摻雜之InAlAs、該第二P型電場控制層為p-型摻雜之InP、該第一累增層為無摻雜之InAlAs、該第三P型電場控制層為p-型摻雜之InAlAs、該第二累增層為無摻雜之InAlAs、該第四P型電場控制層為p-型摻雜之InAlAs、該第三累增層為無摻雜之InAlAs、以及該二N型歐姆接觸層分別為n-型 摻雜之InAlAs與n+-型摻雜之InP。
  5. 依申請專利範圍第2項所述之高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體，其中，該P型歐姆接觸層為p+-型InxGa1-xAs，且x係為0.53。
  6. 依申請專利範圍第2項所述之高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體，其中，該吸收層為無摻雜之InxGa1-xAs，且x係為0.53。
  7. 依申請專利範圍第2項所述之高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體，其中，該第一、三、四P型電場控制層為p-型摻雜之InxAl1-xAs，且x係為0.52。
  8. 依申請專利範圍第2項所述之高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體，其中，該第一、二、三累增層為無摻雜之InxAl1-xAs，且x係為0.52。
  9. 依申請專利範圍第2項所述之高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體，其中，該N型歐姆接觸層為n-型摻雜之InxAl1-xAs，且x係為0.52。
  10. 依申請專利範圍第1項所述之高響應度與高飽和電流的串聯累崩光二極體，係適用於調頻連續波(frequency modulated continuous wave,FMCW)光達與高速光通信系統中的接收端應用。
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