【技术实现步骤摘要】
带有磁应变源的自调式GeSn红外探测器及其制备方法
本专利技术属于半导体光电子
，具体涉及一种带有磁应变源、响应范围可调的GeSn红外探测器及其制备方法。
技术介绍
随着硅微电子工艺的发展及光互连集成电路需求的膨胀，硅基光子器件的研究已经成为近些年研究的重点和热点。受硅微电子兼容性、材料对光的响应范围及环境友好度的限制，高量子效率、宽响应范围的光电材料成为限制红外尤其是中红外硅基光电子迅速发展的主要因素。近十几年，具有优良电学特性和赝直接带隙的IV族锗(Ge)半导体，由于其光响应波长达到1.55μm接近重要的通讯窗口L(1565-1625nm)波段和U(1625-1675nm)波段，且与Si具有较好的兼容性，这使得Ge成为当时近红外探测器的最佳备选材料。然而，材料本身间接带隙的性质直接影响了Ge光电探测器的内量子效率。此外，通过结构设计，即使引入张应变Ge探测器的响应范围也很难覆盖L波段通讯窗口。近几年通过引入负带隙半导体锡(Sn)的方式，使得Ge转变成直接带隙半导体材料成为可能。相对于Ge，新型半导体GeSn合金提高了光电探测器的量子效率，并且通过调节Sn组分拓展了探测范围。但Ge中Sn的固溶度很低且受材料质量和热稳定性的限制，GeSn合金中Sn的含量非常有限。因此，单纯依靠提高Sn的组分实现GeSn带隙较大范围的调节比较困难。理论研究表明，应变的引入可以调节GeSn合金的带隙，张应变有利于合金直接带隙的减小和向直接带隙材料的转变，压应变作用效果与之相反。因此，通过对GeSn合金内应变的调控便可实现GeSn光电探测器的光电响应的调制。为了引入并调控...
【技术保护点】
1.带有磁应变源的自调式GeSn红外探测器，其特征在于，包括：由下至上依次设置的衬底层（101）、赝衬底层（102）、驰豫层（103）和n+型层（104）；所述GeSn红外探测器还包括应变源阵列（108）和光吸收阵列（105），所述应变源阵列（108）的上、下、左、右四个面均包裹绝缘电介质薄膜（107）以保证应变源与探测器间的电隔离，所述应变源阵列（108）和光吸收阵列（105）间隔设置在n+型层（104）的上方，且n+型层（104）的上方的最外侧均为应变源阵列（108）；所述应变源阵列（108）由超磁致伸缩材料制成，所述光吸收阵列（105）的上方设置有p+型金属接触阵列（106），所述n+型层（104）、光吸收阵列（105）和p+型金属接触阵列（106）组成GeSn红外探测器的p‑i‑n有源区，所述p‑i‑n有源区为单晶GeSn材料制成，所述p+型金属接触阵列（106）的上方设置有环形探测第一电极（109），所述探测第一电极（109）的底部与p+型金属接触阵列（106）和绝缘电介质薄膜（107）接触，所述n+型层（104）上设置有探测第二电极（110）。
【技术特征摘要】
1.带有磁应变源的自调式GeSn红外探测器，其特征在于，包括：由下至上依次设置的衬底层（101）、赝衬底层（102）、驰豫层（103）和n+型层（104）；所述GeSn红外探测器还包括应变源阵列（108）和光吸收阵列（105），所述应变源阵列（108）的上、下、左、右四个面均包裹绝缘电介质薄膜（107）以保证应变源与探测器间的电隔离，所述应变源阵列（108）和光吸收阵列（105）间隔设置在n+型层（104）的上方，且n+型层（104）的上方的最外侧均为应变源阵列（108）；所述应变源阵列（108）由超磁致伸缩材料制成，所述光吸收阵列（105）的上方设置有p+型金属接触阵列（106），所述n+型层（104）、光吸收阵列（105）和p+型金属接触阵列（106）组成GeSn红外探测器的p-i-n有源区，所述p-i-n有源区为单晶GeSn材料制成，所述p+型金属接触阵列（106）的上方设置有环形探测第一电极（109），所述探测第一电极（109）的底部与p+型金属接触阵列（106）和绝缘电介质薄膜（107）接触，所述n+型层（104）上设置有探测第二电极（110）。2.根据权利要求1所述的带有磁应变源的自调式GeSn红外探测器，其特征在于，所述衬底层（101）为单晶Si衬底层，所述赝衬底层（102）为单晶Ge赝衬底层，所述驰豫层（103）为单晶GeSn驰豫层，所述n+型层（104）为单晶n+型GeSn层，所述绝缘电介质薄膜（107）为SiO2薄膜。3.根据权利要求1所述的带有磁应变源的自调式GeSn红外探测器，其特征在于，所述p-i-n有源区的单晶GeSn材料的通式为Ge1-xSnx，其中0.06≤x≤0.1。4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张庆芳，李康，张吉涛，王晓雷，曹玲芝，韩根全，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南,41
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