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专利号: 2022111364699
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双结单光子雪崩二极管,其特征在于,包括深雪崩区和浅雪崩区,所述深雪崩区包括p型衬底(10),所述p型衬底(10)内设有p型埋层(8),所述p型埋层(8)上方设有重掺杂n型埋层(4),所述重掺杂n型埋层(4)上方设有高压p阱(7)和轻掺杂p阱(6),所述轻掺杂p阱(6)表面注入P+区(5),作为二极管的阳极,所述高压p阱(7)外围设有高压n阱(3),所述高压n阱(3)的表面注入重掺杂N+区(1),作为二极管的阴极;所述N+区(1)和P+区(5)之间设有浅沟槽隔离(11),所述高压p阱(7)和重掺杂n型埋层(4)的交界处形成深雪崩区;

所述浅雪崩区包括在所述轻掺杂p阱(6)中设有n阱(2),所述n阱(2)的表面设有N+区(1),作为二极管的阴极,所述高压n阱(3)表面注入N+区(1),与n阱(2)的表面设有N+区(1)形成的阴极接同一电位,所述轻掺杂p阱(6)表面注入P+区(5),作为二极管的阳极,在n阱(2)和高压p阱(7)的交界处形成浅雪崩区。

2.根据权利要求1所述的双结单光子雪崩二极管,其特征在于,所述p型衬底(10)的上方还设有p型外延层(9)。

3.根据权利要求1所述的双结单光子雪崩二极管,其特征在于,所述高压p阱(7)和表面的P+区(5)作为p型衬底(10)的衬底电极。

4.根据权利要求1所述的双结单光子雪崩二极管,其特征在于,所述p型衬底(10)采用硅、锗硅、砷化镓、氮化镓、碳化硅和铟镓砷中的任意一种半导体材料。

5.根据权利要求1所述的双结单光子雪崩二极管,其特征在于,所述二极管形状为八边形、圆形和切角正方形中任意一种结构。

6.一种双结单光子雪崩二极管的探测器,其特征在于,包括权利要求1‑5任一所述的二极管。

7.根据权利要求6所述的双结单光子雪崩二极管的探测器,其特征在于,所述探测器包括:深雪崩区和浅雪崩区,所述深雪崩区包括p型衬底(10),所述p型衬底(10)内设有p型埋层(8),所述p型埋层(8)上方设有重掺杂n型埋层(4),所述重掺杂n型埋层(4)上方设有高压p阱(7)和轻掺杂p阱(6),所述轻掺杂p阱(6)表面注入P+区(5),作为二极管的阳极,所述高压p阱(7)外围设有高压n阱(3),所述高压n阱(3)的表面注入重掺杂N+区(1),作为二极管的阴极;所述N+区(1)和P+区(5)之间设有浅沟槽隔离(11),所述高压p阱(7)和重掺杂n型埋层(4)的交界处形成深雪崩区;

所述浅雪崩区包括在所述轻掺杂p阱(6)中设有n阱(2),所述n阱(2)的表面设有N+区(1),作为二极管的阴极,所述高压n阱(3)表面注入N+区(1),与n阱(2)的表面设有N+区(1)形成的阴极接同一电位,所述轻掺杂p阱(6)表面注入P+区(5),作为二极管的阳极,在n阱(2)和高压p阱(7)的交界处形成浅雪崩区。

8.一种基于权利要求1‑5任一项所述的双结单光子雪崩二极管的制备方法,其特征在于,所述方法包括:在p型衬底(10)中注入形成一个p型埋层(8);

在p型埋层(8)的上方注入形成一个重掺杂n型埋层(4);

在p型衬底(10)的上方形成一定厚度的p型外延层(9);

进行一定时间的退火,重掺杂n型埋层(4)部分会扩散进入p型外延层(9);

在重掺杂n型埋层(4)上方中心形成一个高压p阱(7);

在p型埋层(8)与重掺杂n型埋层(4)的外围留出预定宽度的p型外延层(9),并在两边形成高压p阱(7);

在中间的高压p阱(7)上方形成环形的轻掺杂p阱(6);

在重掺杂n型埋层(4)上方形成环形的高压n阱(3);

在高压p阱(7)上的环形的轻掺杂p阱(6)内形成n阱(2);

在高压n阱(3)和n阱(2)的表面形成重掺杂的N+区(1),用作阴极接触;

在轻掺杂p阱(6)表面形成重掺杂的P+区(5),用作阳极接触;

在高压p阱(7)表面形成重掺杂的P+区(5),用作衬底电极。