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2020年04月26日 | 专利：灵明光子 光电探测器
2020-04-26 来源：爱集微
灵明光子创造性地提出的一种新的光电探测器，通过在光吸收层上的设置陷光结构层，同时在光吸收层的底部表面和侧壁上制备光反射结构层，进而使得陷光结构层与光反射结构层形成具有优良光反射性能的光学谐振腔，从而能有效增加外部光线在光吸收层中传播的光程，进而有效提升光子吸收效率！
集微网消息，灵明光子专注的dToF最近被新上市的iPad Pro“带火了一把”。与iToF相比，dToF能够实现更低的功耗、更好的精准度及户外成像品质，未来有望应用于AR、图像增强、空间建模、测绘等领域。
不论是iToF还是dToF，市场对技术的需求最终将归结到对先进光电传感芯片的需求，灵明光子掌握到了市场的痛点，打造了一支精英化团队。
随着科技的进步和社会的发展，光电探测器应用的领域越来广泛，相应的对光电探测器的要求也就越高；尤其针对诸如深度探测(如激光雷达)、医疗感应及量子通信等高精端行业中，基于单个光子探测的光电探测器的要求更加严苛。
但是研究者发现目前光电探测器的光吸收效率较低，会直接影响产品的性能。因此，灵明光子在18年11月12日申请了一项名为“光电探测器、光电探测器的制备方法、光电探测器阵列和光电探测终端”的发明专利（申请号：201811339767.1），申请人为深圳市灵明光子科技有限公司。
根据该专利目前公开的资料，让我们一起来看看这项光电探测器专利吧。
如上图所示为光电探测器的截面结构示意图，光电探测器包括衬底11及设置在衬底之上的光学谐振腔10等结构，光学谐振腔包括光反射结构层12、光吸收层13和陷光结构层14等部件。
光吸收层具有相对的光线入射外表面和底部外表面，以及位于光线入射表面与底部表面之间的外侧壁，其中陷光结构层覆盖于光吸收层的光线入射表面，用于对接收所接收的外部光线进行反射、折射和散射，进而将入射的外部光线分散光吸收层中的多个角度，从而增加外部光线在光吸收层中的光程。
同时，光反射结构层可覆盖在光吸收层的侧壁上，以环绕该光吸收层形成在该光吸收层延展方向上的第一光学谐振腔，从而对透过陷光结构层并被该陷光结构层改变传播方向的外部光线进行来回的反射，以进一步增加外部光线在吸收层中传播的光程。
如下图为陷光结构散射入射光线的示意图。
陷光结构层24可覆盖于光吸收层23的光线入射表面，可以对接收所接收的外部光线28进行反射、折射和散射，进而将入射的外部光线分散光吸收层中的多个角度，从而增加外部光线在光吸收层中的光程。
陷光结构层形成在光吸收层厚度方向上的第二光学谐振腔，从而对透过陷光结构层并被陷光结构层改变传播方向的外部光线进行来回的反射，即第二光学谐振腔可对如上图中所示沿光吸收层厚度方向上的光线进行来回反射，以增加外部光线在吸收层中传播的光程。
而这种具有密封式光学谐振腔的光电探测器的主要构成则为具有SOI结构的衬底，下面我们来看看其中的SOI衬底是如何设计的。
SOI结构可包括依次层叠的硅基底、氧化层和硅层，而双层叠置SOI结构则包括依次层叠的硅基底、第一氧化层、第一硅层、第二氧化层和第二硅层。如上图所示的衬底为多膜层层叠硅基底，包括依次层叠的硅基底411、第一氧化层412、第一硅层413、第二氧化层414和第二硅层415等。
衬底具有光信号反射功能，该专利中就采用了具有SOI结构的衬底，而底部反射层的的材质为金属或氧化硅(如SiO2)等，可以提升在沿光吸收层厚度方向上所形成的光学谐振腔的反射光的性能。
最后我们来看看具体的光电探测器的器件结构示意图，可以看到其包括衬底801、底部反射层802、光吸收层800、侧壁反射墙811和陷光结构层。
底部反射层覆盖在衬底的上表面，光吸收层形成于底部反射层的上表面，侧壁反射墙可沿厚度方向贯穿光吸收层至底部反射层的表面中，陷光结构层设置在光吸收层的上表面，以对外部入射光线进行散射、折射和反射等光学操作，从而使得沿同一角度入射的外部光线入射至光吸收层时具有多个角度。
以上就是灵明光子创造性的提出的一种新的光电探测器，通过在光吸收层上的设置陷光结构层，同时在光吸收层的底部表面和侧壁上制备光反射结构层，进而使得陷光结构层与光反射结构层形成具有优良光反射性能的光学谐振腔，从而能有效增加外部光线在光吸收层中传播的光程，进而有效提升光子吸收效率！
史海拾趣
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