专利名称：波长选择性光电检测器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种光电检测器，特别涉及一种具有增大S/N比的波长选择性光电检测器。
背景技术：
光电检测器用来检测光信号，并且将光信号转换为具有与光信号相同的信息的电信号。光电检测器可以分类为使用热电效应的检测器和半导体光电检测器等，其中，使用热电效应的检测器通过将入射红外线转换为电压来允许光电检测，并且半导体光电检测器使用通过光吸收在半导体中产生载荷(carrier)。半导体光电检测器可以是二极管型光电检测装置或光导型光电检测器。通常，半导体光电检测器使用硅和砷化镓(GaAs)来形成。
图1是雪崩型半导体光电检测器的示意概念图。
参照图1，在传统雪崩光电检测器中，i(π)光吸收层13和p型放大层15介于p+型电极11与n型电极17之间。p+型电极11连接到外部负电极，而n型电极17连接到外部正电极。因此，雪崩光电检测器通过将强的反偏压施加于雪崩光电检测器的两端来驱动。
图2是示出施加有反偏压的雪崩光电检测器的电场强度的图。参照图2，最强电场施加于p型放大层15。电场影响在光吸收层13中产生的电子和空穴的运动速率。
图3是示出雪崩光电检测器中的电子运动和空穴运动的概念图。参照图3，通过反偏压注入的光载体在光吸收层13中吸收光能。因此，产生电子空穴对，并且它们由反偏压加速。空穴向负电极加速，并且吸收到p+型电极11中，而电子向正电极加速，并且顺序与施加强电场的p型放大层15的原子碰撞。因此，产生二次电子，从而放大电流。这就称作“雪崩现象”。
图4是如图1所示的传统雪崩光电检测器的等效电路的示意电路图。如图4所示，在传统雪崩光电检测器中，噪声电流Inoise和信号电流Isig流经该等效电路。
由于雪崩现象，雪崩光电检测器可以检测甚至是极其微弱的光信号。另外，结电容小且响应特性非常好。然而，传统雪崩光电检测器不仅导致因温度升高而产生的热噪声即约翰逊-尼奎斯特(Johnson-Nyquist)噪声，而且导致因具有宽带宽的光电流的流动而产生的散射噪声(shot noise)。因此，信噪(S/N)比恶化。为降低散射噪声，应减小接收频率的带宽Δf和光电检测器的暗电流。另外，当施加强的反偏压时，需要解决因噪声电流产生的光电检测器的另外问题。
发明内容
本发明提供一种具有增大S/N比的光电检测器。
根据本发明的一方面，提供一种光电检测器，包括透明上电极，包括电容器；第一半导体层，位于上电极之下；光吸收层，位于第一半导体层之下，用于吸收光以产生电子空穴对；放大层，位于光吸收层之下，用于产生二次电子；第二半导体层，位于放大层之下；以及下电极，位于第二半导体层之下，并且包括与外部电阻并联的电感。
该电容器包括在两个薄传导层之间形成的多个薄介质层，并且用作滤过具有特定波长频带的光的滤光器。
薄传导层可以由ITO或ZnO形成。
薄介质层可以由SiO2或SiNx形成。
与外部电阻和外部电源欧姆接触的结合区可以附于上电极的表面。
上电极，包括第一圆形电极，在与外部电源欧姆接触的结合区所在的上电极中央形成；第二圆形电极，与第一圆形电极相隔预定距离，并且与外部电阻欧姆接触的结合区附于此；以及圆形绝缘层，位于第一圆形电极与第二圆形电极之间。
下电极包括具有螺旋形线圈的绝缘层以用作电感器。另外，在下电极中形成空穴，从而与外部装置欧姆接触。
第一半导体层可以由p型半导体层形成，放大层可以由p+型半导体层形成，并且第二半导体层可以由n型半导体层形成。
根据本发明，上电极包括电容器，并且下电极包括电感器，从而形成用于消除高频噪声的LC谐振电路。另外，该电容器包括薄传导层之间的多个薄介质层，从而用作仅滤过具有特定波长频带的光的滤光器。
通过参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他特性和优点将会变得更加清楚，其中图1是传统雪崩光电检测器的示意截面图；图2是示出雪崩光电检测器中的电场强度的图；图3是示出雪崩光电检测器中电子运动和空穴运动的示意概念图；图4是如图1所示的传统雪崩光电检测器的等效电路的示意电路图；图5是根据本发明一个实施例的光电检测器的示意概念图；以及图6是如图5所示的光电检测器的示意电路图。
具体实施例方式
下面将参照附图对根据本发明一个实施例的波长选择性光电检测器进行详细描述。
图5是根据本发明一个实施例的光电检测器的示意概念图。
参照图5，光电检测器30包括上电极31、第一半导体层33、光吸收层35、放大层37、第二半导体层39以及下电极41。
上电极31包括电容器C，它由迭置在一起的第一薄传导层31a、薄介质层31b和第二薄传导层31c组成。用于滤光的第一圆形电极位于第一薄传导层31a的上表面的中央。围绕着第一圆形电极形成圆形绝缘层，并且在圆形绝缘层的外面形成第二圆形电极。连接到外部电源的结合区附于第一圆形电极，并且连接到外部电阻的结合区附于第二圆形电极。
电容器C可以包括多个薄传导层31a和31c以及多个薄介质层31b。薄传导层31a可以由ITO或ZnO形成，而薄介质层3 1b可以由SiO2或SiNx形成。如果第一薄传导层31a和第二薄传导层31c由电介质材料形成，则电容器C可以用作选择具有特定波长频带的光的滤光器，并且还最小响应具有其他波长频带的光。
当第一半导体层33为p型半导体层时，第二半导体层39由n型半导体形成。介于第一和第二半导体层33和39之间的放大层37由p型半导体形成，并且光吸收层35由n型半导体形成。在第一半导体层33搀有n型离子的情况下，第二半导体层39、放大层37和光吸收层35分别搀有p型离子、n型离子和p型离子。
下电极41包括如图5所示形成螺旋形线圈41b的绝缘层41a，从而用作电感器。空穴41c在下电极41的中央形成，从而与外部装置欧姆接触。
根据本发明实施例的光电检测器包括作为电容器的上电极31和作为电感器的下电极41，从而形成LC谐振电路。
如果将强的反偏压施加于上电极31，则从通过上电极31入射的光中消除高频噪声元素。然后，通过第一半导体层33在光吸收层35中吸收光。在光吸收层35中吸收的光产生电子空穴对。在此，电子向n型第二半导体层39移动，而空穴向p型第一半导体层33移动。当向n型第二半导体层39移动的时候，电子与放大层37的原子碰撞，并且产生二次电子。因此，与接收光量成正比放大的电流流经光电检测器。然后，光信号通过下电极41转换为电信号，从而再现光信号的信息。
图6是如图5所示的光电检测器的示意电路图。
参照图6，电容器C、光电检测器结构PD和电感器L串联，并且光电检测器结构PD和电感器L与外部电阻R并联。在此，不同于图5，光电检测器结构PD表示仅包括第一半导体层33、光吸收层35、放大层3和第二半导体层39而排除上电极31和下电极41的半导体装置。
电源V的阴极连接到电容器C，而其阳极连接到电感器Lo噪声电流In流经电源V，同时仅有信号电流Is流经外部电阻。电源的电压V、电感器L的电压VL、电感器L的感抗XL和电容器C的容抗XC之间的关系如下面方程1所示。
VL=XLXL+XCV=jwLjwL+1jwCV]]>随着电容器C的电容增大，VL逼近V。另外，因为在高频电路阻抗随着感抗XL的增大而变高，所以电源的高频噪声由插入到光接收装置与地面之间的连接部分中的感抗XL滤除。因此，本发明的光电检测器可以设计为使外部电阻R的值小，这是因为仅有因光产生的信号电流IS流经外部电阻R。此外，由于电感器L和电容器C用作带通滤波器，因此光电检测器的S/N比可以用下面方程2表示。
S/N=P‾SPNS‾+PNT‾=(MePηhv)2XL2M2eΔf(ηePhv+ID)XL+4kTΔf]]>在此，M为增益， 为散射噪声功率， 为热噪声功率，并且 为信号功率。本发明的光电检测器可以设计为具有用于检测具有特定频带的信号的电路结构，从而改善频率选择性。在该电路结构中，带宽Δf和感抗XL减小，从而增大光电检测器的S/N比。
如上所述，在本发明的光电检测器中，上电极包括电容器并且下电极包括电感器，从而形成LC谐振电路。这样就防止外部电阻存在噪声，从而增大光电检测器的S/N比。
另外，电容器包括迭置在一起的多个薄传导层和多个薄介质层。因此，电容器可以用作滤过具有特定波长频带的光的滤光器。
尽管本发明是参照其优选实施例来具体描述的，但应该理解，本发明的范围不限于上面详细描述，它只是示例性的，而是应该理解本发明的范围由所附权利要求限定。例如，本领域的普通技术人员可以采用能改善电容器和电感器性能的各种其他结构和方案。
权利要求
1.一种光电检测器，包括透明上电极，包括电容器；第一半导体层，位于上电极之下；光吸收层，位于第一半导体层之下，用于吸收光以产生电子空穴对；放大层，位于光吸收层之下，用于产生二次电子；第二半导体层，位于放大层之下；以及下电极，位于第二半导体层之下，并且包括与外部电阻并联的电感。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述电容器包括在两个薄传导层之间形成的多个薄介质层，并且用作滤过具有特定波长频带的光的滤光器。
3.如权利要求2所述的装置，其中，薄传导层由ITO和ZnO之一形成。
4.如权利要求2所述的装置，其中，薄介质层由SiO2和SiNx之一形成。
5.如权利要求2所述的装置，其中，与外部电阻和外部电源欧姆接触的结合区附于上电极的表面。
6.如权利要求5所述的装置，其中，上电极包括第一圆形电极，在与外部电源欧姆接触的结合区所在的上电极中央形成；第二圆形电极，与第一圆形电极相隔预定距离，并且与外部电阻欧姆接触的结合区附于此；以及圆形绝缘层，位于第一圆形电极与第二圆形电极之间。
7.如权利要求1所述的装置，其中，下电极包括具有螺旋形线圈的绝缘层以用作电感器。
8.如权利要求7所述的装置，其中，在下电极中形成空穴，从而与外部装置欧姆接触。
9.如权利要求1所述的装置，其中，第一半导体层由p+型半导体层形成。
10.如权利要求1所述的装置，其中，放大层由p型半导体层形成。
11.如权利要求1所述的装置，其中，第二半导体层由n型半导体层形成。
全文摘要
提供一种波长选择性光电检测器。该光电检测器，包括透明上电极，包括电容器；第一半导体层，位于上电极之下；光吸收层，位于第一半导体层之下，用于吸收光以产生电子空穴对；放大层，位于光吸收层之下，用于产生二次电子；第二半导体层，位于放大层之下；以及下电极，位于第二半导体层之下，并且包括与外部电阻并联的电感。该光电检测器可以改善S/N比，并且仅滤过具有特定波长频带的光。
文档编号H01L31/0328GK1512597SQ03148920
公开日2004年7月14日 申请日期2003年6月24日 优先权日2002年12月30日
发明者金俊永, 崔秉龙, 李银京 申请人:三星电子株式会社