红外探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种红外探测器及其制备方法，所述红外探测器包括衬底、第一电极、第二电极及从下而上依次设置于所述衬底上的接触层、空穴势垒层、吸收层、电子势垒层，所述第一电极与所述接触层连接，所述第二电极与所述电子势垒层连接，所述空穴势垒层为InGaAs/InAsSb超晶格。所述红外探测器的制备方法包括：提供一衬底；从下而上依次在所述衬底上生长形成接触层、空穴势垒层、吸收层、电子势垒层，所述空穴势垒层为InGaAs/InAsSb超晶格；分别在所述接触层上沉积第一电极、在所述电子势垒层上沉积第二电极。本发明专利技术提供的红外探测器的空穴势垒层为InGaAs/InAsSb超晶格，空穴势垒层中不含铝，降低了材料生长和加工的难度、提升了稳定性和可靠性。

Infrared detector and its preparation method

The invention provides an infrared detector and a preparation method thereof. The infrared detector comprises a substrate, a first electrode, a second electrode and a contact layer, a hole barrier layer, an absorption layer and an electron barrier layer arranged on the substrate from bottom to top in turn. The first electrode is connected with the contact layer, the second electrode is connected with the electron barrier layer, and the hole barrier layer is I. NGaAs/InAsSb superlattices. The preparation method of the infrared detector includes: providing a substrate; growing on the substrate from bottom to top to form a contact layer, a hole barrier layer, an absorption layer and an electron barrier layer, the hole barrier layer being an InGaAs/InAsSb superlattice; depositing a first electrode on the contact layer and a second electrode on the electron barrier layer, respectively. The hole barrier layer of the infrared detector provided by the invention is InGaAs/InAsSb superlattice. The hole barrier layer does not contain aluminium, which reduces the difficulty of material growth and processing, and improves stability and reliability.

【技术实现步骤摘要】
红外探测器及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种红外探测器及其制备方法。
技术介绍
红外辐射探测是红外技术的重要组成部分，广泛应用于热成像、卫星遥感、气体监测、光通讯、光谱分析等领域。锑化物InAs/GaSb二类超晶格红外探测器由于具有均匀性好、俄歇复合率低、波长调节范围大等特点被认为是制备第三代红外探测器最理想的选择之一。相对于碲镉汞红外探测器(HgCdTe)，它的均匀性重复性更好、成本更低、在甚长波段性能更好；相对于量子阱红外探测器(QWIP)，它的量子效率更高、暗电流更小、工艺更简单。目前，锑化物红外探测器在势垒层的选择上都无一例外的使用含铝(Al)的材料。由于Al极易氧化，在势垒层中使用含铝(Al)的材料会增加锑化物探测器的生长和加工难度，影响器件的稳定性和可靠性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种红外探测器及其制备方法，所述红外探测器的空穴势垒层不含铝，降低了材料生长和加工的难度、提升了稳定性和可靠性。本专利技术提出的具体技术方案为：提供一种红外探测器，所述红外探测器包括衬底、第一电极、第二电极及从下而上依次设置于所述衬底上的接触层、空穴势垒层、吸收层、电子势垒层，所述第一电极与所述接触层连接，所述第二电极与所述电子势垒层连接，所述空穴势垒层为InGaAs/InAsSb超晶格。进一步地，所述空穴势垒层中InGaAs层与InAsSb层的交替周期为20～500，和/或所述空穴势垒层的厚度为0.1～1μm。进一步地，所述接触层为n型掺杂的InGaAs/InAsSb超晶格，所述接触层中InGaAs层与InAsSb层的交替周期为20～500，和/或所述接触层的厚度为0.1～1μm。进一步地，所述吸收层为p型掺杂的InAs/GaSb超晶格，所述吸收层中InAs层与GaSb层的交替周期为100～2000，和/或所述吸收层的厚度为1～8μm。进一步地，所述电子势垒层为p型掺杂的InAs/GaSb超晶格，所述电子势垒层中InAs层与GaSb层的交替周期为20～500，和/或所述电子势垒层的厚度为0.1～2μm。进一步地，所述电子势垒层中InAs层的厚度小于所述吸收层中InAs层的厚度。进一步地，所述衬底的材质为GaSb或InAs。本专利技术还提供了一种红外探测器的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；从下而上依次在所述衬底上生长形成接触层、空穴势垒层、吸收层、电子势垒层，所述空穴势垒层为InGaAs/InAsSb超晶格；分别在所述接触层上沉积第一电极、在所述电子势垒层上沉积第二电极。进一步地，所述吸收层为p型掺杂的InAs/GaSb超晶格，所述吸收层中InAs层与GaSb层的交替周期为100～2000，和/或所述吸收层的厚度为1～8μm。进一步地，所述电子势垒层为p型掺杂的InAs/GaSb超晶格，所述电子势垒层中InAs层与GaSb层的交替周期为20～500，和/或所述电子势垒层的厚度为0.1～2μm。本专利技术提供的红外探测器包括衬底、第一电极、第二电极及从下而上依次设置于所述衬底上的接触层、空穴势垒层、吸收层、电子势垒层，其中，所述空穴势垒层为InGaAs/InAsSb超晶格，空穴势垒层中不含铝，降低了材料生长和加工的难度、提升了稳定性和可靠性。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1为红外探测器的结构示意图；图2为红外探测器的能带示意图；图3为红外探测器的的制备方法流程图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为局限于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。实施例1参照图1，本实施例提供的红外探测器包括衬底1、第一电极2、第二电极3及从下而上依次设置于衬底1上的接触层4、空穴势垒层5、吸收层6、电子势垒层7。第一电极2与接触层4连接，第二电极3与电子势垒层7连接，空穴势垒层5为InGaAs/InAsSb超晶格。具体的，衬底1的材质为GaSb或InAs。接触层4位于衬底1的上表面，其为n型掺杂的InGaAs/InAsSb超晶格，掺杂浓度为1×1017～1×1019cm-3。接触层4由InGaAs层与InAsSb层交替排列而成，其中，InGaAs层与InAsSb层的交替周期为20～500。接触层4的平均晶格参数与衬底1晶格匹配，其有效带宽对应的波长为2～5μm，其厚度为0.1～1μm。空穴势垒层5位于接触层4的上表面且位于接触层4的一端，空穴势垒层5由InGaAs层与InAsSb层交替排列而成，空穴势垒层5的掺杂方式为非掺杂或n型掺杂。InGaAs层与InAsSb层的交替周期为20～500。空穴势垒层5的平均晶格参数与衬底1晶格匹配，其有效带宽对应的波长为2～5μm，其厚度为0.1～1μm。本实施例中，空穴势垒层5的材料组分和厚度均与接触层4相同。其中，第一电极2位于接触层4的上表面且位于接触层4的另一端。吸收层6位于空穴势垒层的上表面，其为p型掺杂的InAs/GaSb超晶格，掺杂浓度为1×1015～1×1018cm-3。吸收层6由InAs层与GaSb层交替排列而成，其中，InAs层与GaSb层的交替周期为100～2000。吸收层6与衬底1晶格匹配，其有效带宽对应波长为3～25μm，其厚度为1～8μm。电子势垒层7位于吸收层6的上表面，其为p型掺杂的InAs/GaSb超晶格，掺杂浓度为1×1017～1×1019cm-3。电子势垒层7由InAs层与GaSb层交替排列而成，其中，InAs层与GaSb层的交替周期为20～500。电子势垒层7与衬底1晶格匹配，其厚度为0.1～2μm。本实施例中，电子势垒层7中InAs层的厚度小于吸收层6中InAs层的厚度。其中，第二电极3位于电子势垒层7的上表面。参照图2，空穴势垒层5和电子势垒层7与吸收层6之间组成双异质结构，其中，InGaAs/InAsSb超晶格为空穴势垒而InAs/GaSb超晶格为电子势垒，这样可以有效抑制暗电流；而且通过巧妙的能带设计，在有光照情形下，吸收层6产生的光电流不会被阻挡而顺利到达电极产生信号，保证了红外探测器的最佳性能。本实施例中的红外探测器具有以下优点：(1)通过使用无Al的InGaAs/InAsSb超晶格作为空穴势垒层5，降低了材料生长和加工的难度、提升了稳定性和可靠性；(2)空穴势垒层5和电子势垒层7与吸收层6之间组成双异质结构，通过InAs/GaSb超晶格电子势垒层和InGaAs/InAsSb超晶格空穴势垒层共同抑制暗电流，并且在有光照情形下，吸收层6产生的光电流不会被阻挡而顺利到达电极产生信号，保证了红外探测器的最佳性能；(3)采用p型InAs/GaSb超晶格作为吸收层7，即在工作状态下少子为电子，这样红外探测器的扩散长度长、量子效率高、暗电流低。实施例2参照图3，本实施例提供了一种实施例1中红外探测器的制备方法，所述制备方法包括：步骤S1、提供一衬底1，其中，衬底1的材质为InAs。步骤S2、使用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)工艺作为生长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外探测器，其特征在于，包括衬底、第一电极、第二电极及从下而上依次设置于所述衬底上的接触层、空穴势垒层、吸收层、电子势垒层，所述第一电极与所述接触层连接，所述第二电极与所述电子势垒层连接，所述空穴势垒层为InGaAs/InAsSb超晶格。

【技术特征摘要】
1.一种红外探测器，其特征在于，包括衬底、第一电极、第二电极及从下而上依次设置于所述衬底上的接触层、空穴势垒层、吸收层、电子势垒层，所述第一电极与所述接触层连接，所述第二电极与所述电子势垒层连接，所述空穴势垒层为InGaAs/InAsSb超晶格。2.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述空穴势垒层中InGaAs层与InAsSb层的交替周期为20～500，和/或所述空穴势垒层的厚度为0.1～1μm。3.根据权利要求2所述的红外探测器，其特征在于，所述接触层为n型掺杂的InGaAs/InAsSb超晶格，所述接触层中InGaAs层与InAsSb层的交替周期为20～500，和/或所述接触层的厚度为0.1～1μm。4.根据权利要求2所述的红外探测器，其特征在于，所述吸收层为p型掺杂的InAs/GaSb超晶格，所述吸收层中InAs层与GaSb层的交替周期为100～2000，和/或所述吸收层的厚度为1～8μm。5.根据权利要求4所述的红外探测器，其特征在于，所述电子势垒层为p型掺杂的InAs/GaSb超晶格，所述电子势垒层中InA...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇，赵宇，熊敏，吴启花，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32