一种AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，从衬底向外依次包括缓冲层、超晶格层、窗口层、集电极、基极及发射极，所述基极为多周期p‑AlGaN/Mg‑δ层组成的基极；所述多周期p‑AlGaN/Mg‑δ层为p‑AlGaN层与Mg‑δ层交替重叠若干个周期形成的结构；所述多周期p‑AlGaN/Mg‑δ层为经过退火处理的层级结构。本发明专利技术的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，解决AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的基极P型AlGaN材料阻抗高、空穴浓度低、空穴迁移率低的问题，本发明专利技术的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的基极较现有技术更厚，其形成的集电结耗尽区的光吸收能力更强，可获得高增益的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器。本发明专利技术还提供了一种具有上述有益效果的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的制作方法。

A Solar Blind Ultraviolet Phototransistor Detector Based on AlGaN and Its Fabrication Method

【技术实现步骤摘要】
一种AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器及其制作方法
本专利技术涉及半导体光电探测器领域，特别是涉及一种AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器及其制作方法。
技术介绍
近年来，随着科技的发展，人们获取光信息的手段越来越多样化。得益于大气同温层的臭氧对太阳辐射中波长介于280nm-200nm的深紫外波段具有强烈的吸收作用，使得该波段的太阳辐射几乎无法到达地球表面附近，为人们提供一个没有自然界太阳辐射干扰的日盲紫外光谱波段。正是该日盲紫外波段为实现高效精准的非自然因素的光信息捕获和探测创造了有利条件。工作于该波段的日盲紫外光电探测器从而成为一种新型的光信息获取手段而备受关注，在军事、民用和科研等众多领域的需求也日益增强。。然而，现有的AlGaN基日盲紫外光电晶体管，离不开高Al组分p型AlGaN材料。因为紫外光需要高掺杂的p型AlGaN材料，以便只吸收目标频段的紫外光，减小干扰，事实上，高Al组分p-AlGaN一直是制约AlGaN基短波长光电器件发展的根源，主要是因为p-AlGaN中Mg掺杂剂的激活能随AlGaN材料中Al组分的增大而增大，难于有效激活，而且已被证实的常规均匀掺杂工艺中Mg原子在掺杂反应过程中与反应室的氢原子形成稳定的Mg-H络合物，抑制Mg原子提供受主，从而难于产生空穴，导致作为基极的p型AlGaN材料阻抗高、空穴浓度低、空穴迁移率低，难以达到光电晶体管的需求，因此现有技术中通常将基极的p型AlGaN材料做得很薄，但如此一来其形成的集电结耗尽区的光吸收能力很有限，因此采用常规结构难于获得高增益的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器及其制作方法，以解决现有技术中基极的p型AlGaN材料过薄难以获得高增益的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，从衬底向外依次包括缓冲层、超晶格层、窗口层、集电极、基极及发射极，所述基极为多周期p-AlGaN/Mg-δ层组成的基极；所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层为p-AlGaN层与Mg-δ层交替重叠若干个周期形成的结构；所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层为经过退火处理的层级结构。可选地，在所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器中，所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层中的p-AlGaN层的厚度的范围为12纳米至15纳米，包括端点值，所述p-AlGaN层的Al组分浓度的范围为0.45至0.55，包括端点值；所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层中的Mg-δ层的厚度的范围为3纳米至5纳米，包括端点值。可选地，在所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器中，所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层的周期数的范围为3周期至5周期，包括端点值。可选地，在所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器中，所述AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器还包括低维光吸收层；所述低维光吸收层设置于所述集电极与所述基极之间。可选地，在所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器中，所述低维光吸收层为p-AlxGa1-xN/p-AlyGa1-yN量子阱或p-AlxGa1-xN/p-AlyGa1-yN超晶格。可选地，在所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器中，当所述低维光吸收层为p-AlxGa1-xN/p-AlyGa1-yN量子阱时，势阱层p-AlxGa1-xN的厚度的范围为3纳米至5纳米，包括端点值，势垒层p-AlyGa1-yN的厚度为8纳米至10纳米，包括端点值；当所述低维光吸收层为p-AlxGa1-xN/p-AlyGa1-yN超晶格时，p-AlxGa1-xN层和p-AlyGa1-yN层的厚度的范围均为3纳米至5纳米，包括端点值。本专利技术还提供了一种AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的制作方法，包括：提供衬底；在所述衬底上依次设置缓冲层、超晶格层、窗口层及集电极；在所述集电极表面设置多个交叠的p-AlGaN层与Mg-δ层，并且所述p-AlGaN层与所述Mg-δ层数量相同，称所述多个交叠的p-AlGaN层与Mg-δ层为多周期P-AlGaN/Mg-δ预处理层；对所述多周期P-AlGaN/Mg-δ预处理层进行退火处理，得到多周期p-AlGaN/Mg-δ层；在所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层表面设置发射极，得到所述AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器。可选地，在所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的制作方法中，所述对所述多周期p-AlGaN/Mg-δ预处理层进行退火处理时的温度的范围为700摄氏度至850摄氏度，包括端点值。可选地，在所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的制作方法中，在所述衬底上依次设置缓冲层、超晶格层、窗口层及集电极之后，还包括：在所述集电极表面设置低维光吸收层；所述在所述集电极表面设置多周期p-AlGaN/Mg-δ预处理层包括：在所述低维光吸收层表面设置多周期p-AlGaN/Mg-δ预处理层。可选地，在所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的制作方法中，所述在所述集电极表面设置低维光吸收层具体为：在恒定温度下，周期性调节ⅢGa/ⅢAl摩尔流量比，并控制生长时间，以达到调节每个周期中p-AlxGa1-xN层和p-AlyGa1-yN层的厚度的目的。本专利技术所提供的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，从衬底向外依次包括缓冲层、超晶格层、窗口层、集电极、基极及发射极，所述基极为多周期p-AlGaN/Mg-δ层组成的基极；所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层为p-AlGaN层与Mg-δ层交替重叠若干个周期形成的结构；所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层为经过退火处理的层级结构。本专利技术的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，采用周期性超薄Mg均匀掺杂p-AlGaN和高浓度Mg-δ掺杂并辅以后续高温热扩散退火方法来制备AlGaN基日盲紫外光电晶体管的基极。通过周期性高浓度Mg-δ掺杂技术，形成薄层均匀Mg掺杂与高浓度Mg-δ掺杂的交替结构，将高浓度Mg掺杂剂限定在一个极薄的夹层中，通过高温热扩散，Mg-δ薄层向两侧低Mg浓度区扩散，克服常规均匀掺杂过程中Mg掺杂剂难于并入高Al组分AlGaN材料晶格，同时高温扩散过程，破坏Mg-H键，使Mg掺杂原子形成受主，解决AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的基极P型AlGaN材料阻抗高、空穴浓度低、空穴迁移率低的问题，本专利技术的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的基极较现有技术更厚，其形成的集电结耗尽区的光吸收能力更强，可获得高增益的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本专利技术提供的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的另一种具体实施方式的结构示意图；图3为本专利技术提供的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器的制作方法的一种具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，从衬底向外依次包括缓冲层、超晶格层、窗口层、集电极、基极及发射极，其特征在于，所述基极为多周期p‑AlGaN/Mg‑δ层组成的基极；所述多周期p‑AlGaN/Mg‑δ层为p‑AlGaN层与Mg‑δ层交替重叠若干个周期形成的结构；所述多周期p‑AlGaN/Mg‑δ层为经过退火处理的层级结构。

【技术特征摘要】
1.一种AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，从衬底向外依次包括缓冲层、超晶格层、窗口层、集电极、基极及发射极，其特征在于，所述基极为多周期p-AlGaN/Mg-δ层组成的基极；所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层为p-AlGaN层与Mg-δ层交替重叠若干个周期形成的结构；所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层为经过退火处理的层级结构。2.如权利要求1所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，其特征在于，所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层中的p-AlGaN层的厚度的范围为12纳米至15纳米，包括端点值，所述p-AlGaN层的Al组分浓度的范围为0.45至0.55，包括端点值；所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层中的Mg-δ层的厚度的范围为3纳米至5纳米，包括端点值。3.如权利要求2所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，其特征在于，所述多周期p-AlGaN/Mg-δ层的周期数的范围为3周期至5周期，包括端点值。4.如权利要求1所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，其特征在于，所述AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器还包括低维光吸收层；所述低维光吸收层设置于所述集电极与所述基极之间。5.如权利要求4所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，其特征在于，所述低维光吸收层为p-AlxGa1-xN/p-AlyGa1-yN量子阱或p-AlxGa1-xN/p-AlyGa1-yN超晶格。6.如权利要求5所述的AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器，其特征在于，当所述低维光吸收层为p-AlxGa1-xN/p-AlyGa1-yN量子阱时，势阱层p-AlxGa1-xN的厚度的范围为3纳米至5纳米，包括端点值，势垒层p-AlyGa1-yN的厚度为8纳米至10纳米，包括端点值；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一仁，宋航，张志伟，缪国庆，蒋红，李志明，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22