A photodetector (10) includes a substrate (12) having a surface; a first
layer (14) of semiconductor material that is disposed above the surface,
the first layer containing a first dopant at a first concentration for
having a first type of electrical conductivity; and a second layer (16) of
semiconductor material overlying the first layer. The second layer
contains a second dopant at a second concentration for having a second
type of electrical conductivity and forms a first p-n junction (15) with
the first layer. The second layer is compositionally graded through at
least a portion of a thickness thereof from wider bandgap semiconductor
material to narrower bandgap in a direction away from the p-n junction.
The compositional grading can be done in a substantially linear fashion,
or in a substantially non-linear fashion, e.g., in a stepped manner.
Preferably the first dopant concentration is at least an order of
magnitude greater than the second concentration, and more preferably is at
least two orders of magnitude greater. When the first p-n junction is
reverse biased, a depletion region (17) exists substantially only within
the second layer, and varying the magnitude of the reverse bias shifts the
wavelength at which a maximum spectral sensitivity or responsiveness is
obtained. At least one electrical contact is provided for coupling the
second layer to a source (32) of variable bias voltage for reverse biasing
the p-n junction. As the magnitude of the bias voltage is changed a
wavelength of electromagnetic radiation to which the photodetector is
responsive is thus changed. An alternating current signal can be
superimposed on the reverse DC bias voltage and a synchronous detection
technique used to detect photons corresponding to a certain bandgap
energy.
Ein Photodetektor (10) schließt ein Substrat mit ein (12), das eine Oberfläche hat; eine erste Schicht (14) Halbleitermaterial, das über der Oberfläche abgeschaffen wird, die erste Schicht, die einen ersten Dopant bei einer ersten Konzentration für Haben einer ersten Art elektrische Leitfähigkeit enthält; und eine zweite Schicht (16) des Halbleiters materiell, die erste Schicht überlagernd. Die zweite Schicht enthält einen zweiten Dopant bei einer zweiten Konzentration für Haben einer zweiten Art elektrische Leitfähigkeit und bildet eine erste p-n Verzweigung (15) mit der ersten Schicht. Die zweite Schicht wird kreativ durch mindestens einen Teil einer Stärke davon vom breiteren bandgap Halbleitermaterial zum schmaleren bandgap in einer Richtung weg von der p-n Verzweigung geordnet. Das kreative Ordnen kann auf eine im wesentlichen lineare Art und Weise oder auf eine im wesentlichen nicht lineare Art und Weise z.B. in einer getretenen Weise erfolgt werden. Vorzugsweise ist die erste Dotierungskonzentration mindestens ein Auftrag der Größe grösser als die zweite Konzentration, und ist vorzugsweise mindestens zwei Aufträge der Größe grösser. Wenn die erste p-n Verzweigung Gegenmagnetisierung ist, besteht eine Verarmungsrandschicht (17) im wesentlichen nur innerhalb der zweiten Schicht, und das Verändern der Größe der Gegenmagnetisierung verschiebt die Wellenlänge, an der eine maximale spektrale Empfindlichkeit oder ein Reaktionsvermögen erreicht wird. Mindestens wird ein elektrischer Kontakt für die Verbindung der zweiten Schicht zu einer Quelle (32) der variablen Vorspannung für die Gegenmagnetisierung die p-n Verzweigung zur Verfügung gestellt. Während die Größe der Vorspannung geändert wird, wird eine Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, der der Photodetektor entgegenkommend ist, folglich geändert. Ein Wechselstromsignal kann auf der Rück-DC Vorspannung und einer synchronen Abfragung Technik gelegt werden, die verwendet werden, um Photonen zu ermitteln, einer bestimmten bandgap Energie zu entsprechen.
