1.一种宽光谱响应的InGaAs单光子雪崩光电二极管,其特征在于,包括:衬底(1),在所述衬底(1)的中轴线上设有短波透光窗口(2),短波透光窗口(2)用于增加在760nm-900nm波段光子的透射率,在所述衬底(1)的一侧设有n电极(3),n电极(3)用于与外部电源的一极相接触,衬底(1)的另一侧依次设有腐蚀截止层(4)、InGaAs标准波长吸收层(5)、长波吸收层(6)、渐变层(7)、电荷层(8)、倍增层(9)以及钝化层(13),腐蚀截止层(4)用于在腐蚀透光窗口时对InGaAs标准波长吸收层(5)进行保护,防止腐蚀剂对其产损伤,InGaAs标准波长吸收层(5)用于对900nm-1700nm波段光子的吸收,长波吸收层(6)用于对1700nm-1800nm波段光子的吸收,渐变层(7)用于减少长波吸收层(6)与电荷层(8)之间晶格的不连续,电荷层(8)用于调整倍增层(9)的电场强度,倍增层(9)用于载流子的雪崩碰撞离化,以及钝化层(13)用于保护器件表面,在所述倍增层(9)内设有阶梯型PN结(10),阶梯型PN结(10)用于产生耗尽区,在所述倍增层(9)另一侧设有p电极(12)和钝化层(13),p电极(12)用于与外部电源的另一极相接触。
2.根据权利要求1所述的一种宽光谱响应的InGaAs单光子雪崩光电二极管,其特征在于,所述p电极(12)、阶梯型PN结(10)以及透光窗口(2)三者处于同一中心轴线上,且径向尺寸基本一致,直径为10μm~100μm。
3.根据权利要求1所述的一种宽光谱响应的InGaAs单光子雪崩光电二极管,其特征在于,所述短波透射窗口(2),直径为10μm~100μm,用于避免衬底(1)对760nm-900nm波段光子的吸收,并使之在穿透腐蚀截止层(4)之后,直接入射到InGaAs标准波长吸收层(5),从而产生光生载流子,然后在电场的作用下发生雪崩并被收集。
4.根据权利要求1所述的一种宽光谱响应的InGaAs单光子雪崩光电二极管,其特征在于,所述腐蚀截止层(4)的厚度为20nm~100nm,用于让900nm-1700nm的光子直接穿过衬底(1)和腐蚀截止层(4),作用于InGaAs标准波长吸收层(5)。
5.根据权利要求1所述的一种宽光谱响应的InGaAs单光子雪崩光电二极管,其特征在于,所述长波吸收层(6)具有多个高铟组分InGaAs子膜层。
6.根据权利要求5所述的一种宽光谱响应的InGaAs单光子雪崩光电二极管,其特征在于,所述长波吸收层(6)采用InxGa1-xAs/InyGa1-yAs多量子阱的应变补偿结构,单个膜层厚度
20nm-100nm,总厚度500nm-2000nm。
7.一种基于权利要求1-6之一所述单光子雪崩光电二极管的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、在衬底(1)上,通过有机金属化学气相沉积法和分子束外延法依次生长腐蚀截止层(4)、InGaAs标准波长吸收层(5)、长波吸收层(6)、渐变层(7)、电荷层(8)、倍增层(9)以及钝化层(13);
S2、通过光刻、腐蚀和扩散工艺在倍增层(9)中形成阶梯型PN结(10);
S3、通过溅射或蒸镀工艺制备p电极(12);
S4、通过光刻、腐蚀工艺在衬底(1)中形成短波透光窗口(2);
S5、在短波窗口(2)底部的腐蚀截止层(4)上,通过有机金属化学气相沉积法制备保护层;
S6、通过溅射或蒸镀工艺制备n电极(3);
S7、通过湿法腐蚀剥离工艺,去除短波窗口(2)中的保护层材料和多余的电极材料。