The invention discloses a III nitride semiconductor avalanche photodetector. It includes a substrate and an epitaxial layer grown over the substrate. The epitaxial layer bottom-up order undoped nitride buffer layer, undoped nitride transition layer, heavily doped n type nitride electrode ohmic contact layer, non uniform light doped P type nitride active layer, P doped nitride layer and heavily doped P type nitride electrode ohmic contact layer. Including the present invention also discloses the preparation method of the device, using multiple lithography and dry etching device making edge contact layer deposition step, respectively P and N metal electrode in P type ohmic contact layer and the N type ohm, after forming ohmic contact between semiconductor and alloy. This device structure enhances the electric field intensity of avalanche photodiode active region, improve active region field, reduce leakage current of the device to achieve the edge nitride avalanche photodetector low dark current, high gain, high detection response performance.
【技术实现步骤摘要】
一种III族氮化物半导体雪崩光电探测器
本专利技术涉及一种探测器,尤其涉及一种基于III族氮化物半导体材料的低电流、雪崩光电探测器及其制备方法。技术背景随着信息技术的高速发展,基于半导体的固态光电探测技术在现代光电信息探测领域中的地位越来越重要。以GaN基材料为代表的III族氮化物半导体(包括其二元化合物GaN、InN和AlN,三元化合物InGaN、AlGaN和AlInN以及四元化合物AlInGaN)具有禁带宽度调节范围宽、直接带隙、电子迁移率高、击穿电场高、电子饱和漂移速度高、热导率高、介电常数较小、耐高温、抗辐射性强、化学稳定性高等一系列特点,可通过调节三元或四元化合物的组分(带隙)实现可见光至深紫外光范围的探测,非常适合于制作高性能的固态光电探测器。目前,紫外探测器在火焰探测,环境监控,太空光通信,导弹预警系统,量子通信等军事或民用领域上都有着广泛的应用需求。相比于传统的真空倍增管与硅探测器,基于III族氮化物半导体的光电探测器具有量子效率高、耐高温、耐腐蚀,抗辐照、重量轻、寿命长、抗震性、工作电压低好等优点,成为当前光电探测领域内研究和开发的热点。光电探测器主要分为光电导型和光伏型,其中光伏型光电二极管又包括非增益型的肖特基势垒型、p-i-n结型光电二极管和具有内部增益的雪崩光电二极管(APD)等类型的器件;而基本结构是p-i-n结的APD探测器是目前最具优势的III族氮化物光电探测器,具有工艺简单,内部增益大,响应速度快,灵敏度高等优点,是可实现微弱光信号探测的优选高性能光电探测器。对于以p-i-n结为基本结构的III族氮化物雪崩光电二极管, ...
【技术保护点】
一种III族氮化物半导体材料(包括GaN、InGaN、AlGaN、AlInN和AlInGaN)雪崩光电二极管探测器,其特征在于:器件包括衬底(101),利用外延生长法,如分子束外延或金属有机化学气相沉积外延法,依次生长在衬底(101)上的缓冲层(102),过渡层(103),重掺杂n型氮化物欧姆电极接触层(104),非均匀掺杂p型氮化物有源层(105),p型掺杂氮化物层(106),重掺杂p型氮化物欧姆接触层(107),有源层(105)边缘的电场限制台阶(108),p型掺杂层106边缘的电场限制台阶(109),用于制作在n型层上的n型欧姆接触电极(110),用于制作于p型层上的p型欧姆接触电极(111)。
【技术特征摘要】
1.一种III族氮化物半导体材料(包括GaN、InGaN、AlGaN、AlInN和AlInGaN)雪崩光电二极管探测器,其特征在于:器件包括衬底(101),利用外延生长法,如分子束外延或金属有机化学气相沉积外延法,依次生长在衬底(101)上的缓冲层(102),过渡层(103),重掺杂n型氮化物欧姆电极接触层(104),非均匀掺杂p型氮化物有源层(105),p型掺杂氮化物层(106),重掺杂p型氮化物欧姆接触层(107),有源层(105)边缘的电场限制台阶(108),p型掺杂层106边缘的电场限制台阶(109),用于制作在n型层上的n型欧姆接触电极(110),用于制作于p型层上的p型欧姆接触电极(111)。2.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器,其特征在于,所述的重掺杂n型氮化物欧姆电极接触层(104)厚度为0.3-3μm,层中的电子浓度为1×1018cm-3-1×1019cm-3。3.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器,其特征在于,所述的非均匀掺杂p型有源层(105)的厚度为0.1-0.3μm,其非均匀掺杂从上至下由高浓度降至低浓度,呈线性变化或高斯函数变化,层中空穴浓度变化范围为5×1015cm-3-1×1017cm-3。4.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器,其特征在于,所述的p型掺杂氮化物层(106)的厚度为30-300nm,层中空穴浓度为3×1017cm-3-5×1018cm-3。5.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电二极管探测器,其特征在于,所述的重掺杂p型欧姆电极接触层(107)的厚度为5-12nm,层中受主掺杂浓度为1×1019cm-3-1×1020cm-3。6.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体雪崩光电探测器,其特征在于,...
【专利技术属性】
技术研发人员:江灏,罗睿宏,李顺峰,
申请(专利权)人:江苏华功第三代半导体产业技术研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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