垂直型光电子器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种垂直型光电子器件，所述垂直型光电子器件从下至上依次包括：基板；背电极层；第一欧姆接触层；有源层，其用于实现光电或电光转换；第二欧姆接触层；以及位于所述第二欧姆接触层上的顶电极。本发明专利技术的垂直型光电子器件的背电极层还用作背反射镜，能够使得光线在第一欧姆接触层和背电极层的界面处发生反射，增加了入射光线的透射率或者发射光线的出光效率，从而提高了垂直型光电子器件的性能。

【技术实现步骤摘要】
垂直型光电子器件及其制造方法
本专利技术涉及光电子器件，具体涉及一种垂直型光电子器件结构及其制造方法。
技术介绍
光电子器件具有平面型和垂直型两种不同的结构。平面型结构是指光电子器件的顶电极和背电极位于其承载基板的同一侧，由于平面型光电子器件的两个电极都位于承载基板的同一侧，因此两个电极的覆盖减小了光电子器件的入射光或出射光的窗口面积，从而降低了其光电相互转换效率。而现有的垂直型光电子器件的顶电极和背电极在承载基板的相对两侧，单个电极对其窗口面积的影响较小，另外电流方向垂直有源层，减小了电流阻塞作用。对于某些光电子器件，衬底有可能具有某些缺陷。例如GaN基材料的器件通常采用蓝宝石衬底进行外延生长，但蓝宝石衬底不具有导电性，只能制备成平面型器件结构。对于可掺杂导电的衬底，可以做成垂直型器件结构，现有的垂直型光电子器件的背电极在衬底的背面，例如在GaAs基光电子器件中，但是由于GaAs衬底的导热性较差，导电性低，对波长小于870nm(GaAs衬底带隙对应的波长)的光的吸收率很高，且GaAs衬底厚度大、易碎、成本高。作为光电子器件，未被有源层吸收的光线，或者有源层发射的光线都可能被衬底所吸收，从而导致其光电特性较低。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种垂直型光电子器件，所述垂直型光电子器件从下至上依次包括：基板；背电极层；第一欧姆接触层；有源层，其用于实现光电或电光转换；第二欧姆接触层；以及位于所述第二欧姆接触层上的顶电极。优选的，所述背电极层与所述第一欧姆接触层相接触的界面具有第一图形结构。优选的，所述第二欧姆接触层的上表面具有第二图形结构。优选的，所述垂直型光电子器件还包括位于所述第二欧姆接触层的上表面的第一介质层，所述第一介质层的上表面是平面。优选的，所述第二欧姆接触层具有供光线穿过的窗口。优选的，所述第二欧姆接触层的上表面为平面，所述垂直型光电子器件还包括位于所述第二欧姆接触层上的第二介质层，所述第二介质层的上表面具有第三图形结构。优选的，所述第一图形结构为所述背电极层上的多个凸起，所述光电子器件还包括位于所述背电极层和第一欧姆接触层之间的第三介质层，所述第三介质层具有与所述背电极层上的多个凸起相适配的多个介质通孔，所述背电极层的所述多个凸起位于所述多个介质通孔中，且所述多个凸起与所述第一欧姆接触层欧姆接触。优选的，所述第一图形结构为所述背电极层上的多个凹槽，所述光电子器件还包括位于所述背电极层和第一欧姆接触层之间的第四介质层，所述第四介质层具有与所述背电极层上的多个凹槽相适配的多个介质凸起，所述第四介质层上的多个介质凸起位于所述背电极层上的多个凹槽中，且所述背电极层与所述第一欧姆接触层欧姆接触。优选的，所述第一图形结构或第二图形结构为球缺状、半椭球状、圆台状、圆锥状、柱状凸起或与所述球缺状、半椭球状、圆台状、圆锥状、柱状凸起相适配的凹槽或凹坑。优选的，所述第三图形结构为球缺状、半椭球状、圆台状、圆锥状、柱状凸起或与所述球缺状、半椭球状、圆台状、圆锥状、柱状凸起相适配的凹槽或凹坑。优选的，所述第一欧姆接触层或第二欧姆接触层是P型半导体或N型半导体。优选的，所述第一介质层的折射率在空气的折射率和所述第二欧姆接触层的折射率之间。优选的，所述第二介质层的折射率在空气的折射率和所述第二欧姆接触层的折射率之间。本专利技术的实施例提供了一种用于如上所述的垂直型光电子器件的制备方法，包括下列步骤：S11)：提供外延片，所述外延片从下至上依次包括原衬底、第一欧姆接触层、有源层和第二欧姆接触层；S12)：在所述第二欧姆接触层上制备顶电极；S13)：将过渡基板粘结或键合在所述顶电极的表面上；S14)：移除所述原衬底；S15)：在所述第一欧姆接触层的表面沉积背电极层；S16)：在所述背电极层的表面制备基板；S17)：移除所述过渡基板。优选的，在所述步骤S14)和所述步骤S15)之间还包括如下步骤：在所述第一欧姆接触层的表面制造第一图形结构。本专利技术的实施例还提供了一种用于如上所述的垂直型光电子器件的制备方法，包括下列步骤：S21)：提供外延片，所述外延片从下至上依次包括原衬底、第一欧姆接触层、有源层和第二欧姆接触层；S22):在所述第二欧姆接触层的表面上生长背电极层；S23):在所述背电极层的表面上制备基板；S24):移除所述原衬底；S25):在所述第一欧姆接触层的表面上制造顶电极。优选的，在所述步骤S23)和步骤S24)之间还包括如下步骤：将过渡基板粘结或键合在所述基板的表面上；以及在所述步骤S25)之后还包括如下步骤：移除所述过渡基板。优选的，在所述步骤S21)和S22)之间还包括如下步骤：在所述第二欧姆接触层的表面上制造第一图形结构。本专利技术的垂直型光电子器件的背电极层同时作为背反射镜，能够使得光线在欧姆接触层和背电极层的界面处发生反射，使光线重新被反射回有源层或上表面，从而提高光电子器件的光电转化效率或出光效率。光电子器件的窗口层或者背电极层具有图形化微纳结构，进一步增加入射光的比例或者出射光的效率，从而进一步地提高了垂直型光电子器件的性能。附图说明以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中：图1是根据本专利技术第一个实施例的垂直型光电子器件的剖视图。图2是用于制备图1所示的垂直型光电子器件的第一个外延片的剖视图。图3是用于制备图1所示的垂直型光电子器件的第二个外延片的剖视图。图4是根据本专利技术第二个实施例的垂直型光电子器件的剖视图。图5是根据本专利技术第三个实施例的垂直型光电子器件的剖视图。图6是图5所示的垂直型光电子器件中的第一欧姆接触层的图形化表面的平面示意图。图7-12是图5所示的垂直型光电子器件的制备过程的剖视图。图13是根据本专利技术第四个实施例的垂直型光电子器件的剖视图。图14是根据本专利技术第五个实施例的垂直型光电子器件的剖视图。图15是根据本专利技术第六个实施例的垂直型光电子器件的剖视图。图16是根据本专利技术第七个实施例的垂直型光电子器件的剖视图。图17是根据本专利技术第八个实施例的垂直型光电子器件的剖视图。图18是根据本专利技术第九个实施例的垂直型光电子器件的剖视图。图19是根据本专利技术第十个实施例的垂直型光电气器件的剖视图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。图1是根据本专利技术第一个实施例的垂直型光电子器件的剖视图。如图1所示，垂直型光电子器件1a从下至上包括：金属基板11a、背电极层12a、由N型砷化镓制成的第一欧姆接触层13a、由本征砷化镓制成的有源层14a、由P型砷化镓制成的第二欧姆接触层15a和顶电极16a。当入射光照射到第二欧姆接触层15a的表面上时，入射光入射到有源层14a中，有源层14a吸收一部分入射光并产生光生载流子，实现光电转换。未被吸收的入射光继续透射到背电极层12a上，其中背电极层12a同时还作为背反射镜，将光子反射到有源层14a中重新被吸收，实现了对入射光的二次吸收，提高了对入射光的吸收效率，从而提高了垂直型光电子器件的出光效率或光电转换效率。。以下将简单描述垂直型光电子器件1a的正装制备工艺。如图2所示，首先提供一个外延片，该外延片从下至上依次包括由砷化镓制成的原衬底17a、由N型砷化镓制成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直型光电子器件，其特征在于，所述垂直型光电子器件从下至上依次包括：基板；背电极层；第一欧姆接触层；有源层，其用于实现光电或电光转换；第二欧姆接触层；以及位于所述第二欧姆接触层上的顶电极。

【技术特征摘要】
1.一种垂直型光电子器件，其特征在于，所述垂直型光电子器件从下至上依次包括：基板；背电极层；第一欧姆接触层；有源层，其用于实现光电或电光转换；第二欧姆接触层；以及位于所述第二欧姆接触层上的顶电极。2.根据权利要求1所述的垂直型光电子器件，其特征在于，所述背电极层与所述第一欧姆接触层相接触的界面具有第一图形结构。3.根据权利要求2所述的垂直型光电子器件，其特征在于，所述第二欧姆接触层的上表面具有第二图形结构。4.根据权利要求3所述的垂直型光电子器件，其特征在于，所述垂直型光电子器件还包括位于所述第二欧姆接触层的上表面的第一介质层，所述第一介质层的上表面是平面。5.根据权利要求1所述的垂直型光电子器件，其特征在于，所述第二欧姆接触层具有供光线穿过的窗口。6.根据权利要求1所述的垂直型光电子器件，其特征在于，所述第二欧姆接触层的上表面为平面，所述垂直型光电子器件还包括位于所述第二欧姆接触层上的第二介质层，所述第二介质层的上表面具有第三图形结构。7.根据权利要求2所述的垂直型光电子器件，其特征在于，所述第一图形结构为所述背电极层上的多个凸起，所述光电子器件还包括位于所述背电极层和第一欧姆接触层之间的第三介质层，所述第三介质层具有与所述背电极层上的多个凸起相适配的多个介质通孔，所述背电极层的所述多个凸起位于所述多个介质通孔中，且所述多个凸起与所述第一欧姆接触层欧姆接触。8.根据权利要求2所述的垂直型光电子器件，其特征在于，所述第一图形结构为所述背电极层上的多个凹槽，所述光电子器件还包括位于所述背电极层和第一欧姆接触层之间的第四介质层，所述第四介质层具有与所述背电极层上的多个凹槽相适配的多个介质凸起，所述第四介质层上的多个介质凸起位于所述背电极层上的多个凹槽中，且所述背电极层与所述第一欧姆接触层欧姆接触。9.根据权利要求3所述的垂直型光电子器件，其特征在于，所述第一图形结构或第二图形结构为球缺状、半椭球状、圆台状、圆锥状、柱状凸起或与所述球缺状、半椭球状、圆台状、圆锥状、柱状凸起相适配的凹槽或凹坑。10.根据权利要求6所述的垂直型光电子器件，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斌，贾海强，陈弘，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11