一种可见光与近红外光的双波段光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术属于光电探测器技术领域，具有为一种可见光与近红外光的双波段光电探测器及其制备方法。本发明专利技术的可见光与近红外光的双波段光电探测器件，是基于二维过渡金属硫化物TMDCs/铟镓砷/铟铝砷(InGaAs/InAlAs)异质结的，其中，二维TMDCs是可见光敏感层，InGaAs是沟道层，同时也是近红外光敏感层；TMDs与InGaAs为n型掺杂，InAlAs为本征掺杂，TMDCs与InGaAs/InAlAs接触时产生一个没有内建电场的n‑i‑n型异质结。本发明专利技术将可见光与近红外光的双波段探测集成于单个器件，与高度成熟的传统三五族半导体器件工艺相兼容，有助于实现高灵敏度，宽探测频谱的光电探测器。

A dual band photodetector with visible and near-infrared light and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种可见光与近红外光的双波段光电探测器及其制备方法
本专利技术属于光电探测器
，具有涉及一种可见光与近红外光的双波段光电探测器及其制备方法。
技术介绍
光电探测器是一种将光学信号转换为电学信号的能量转换器件，其在数码摄像、卫星遥感成像、工业自动控制、汽车电子有着十分广泛的用途。但是受限于材料本身的禁带宽度和吸收频谱，一个光电传感器往往只能在某个单一波段产生光电响应，而如果要探测多个波段从而实现24小时监控，则需要在一个成像系统中配备基于不同材料的光电传感器，例如用于紫外光的氮化镓基日盲探测器，用于可见光的硅基CMOS与CCD探测器，用于近红外光的InGaAs雪崩二极管等等。采用多个探测器件来成像显而易见的大大增加的成像成本，也对后续的放电处理电路提出了更高的要求，不利于成像系统的小型化与低成本化。大量实验证明，基于InGaAs/InAlAs异质结的高电子迁移率晶体管器件对近红外光有着超高的探测响应度和非常宽的带宽，因此可以用于高速、微弱的近红外信号的灵敏探测，然而传统高电子迁移率晶体管器件由于顶栅金属电极的屏蔽作用，大大减弱了器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种可见光与近红外光的双波段光电探测器件，其特征在于，是基于二维TMDCs/InGaAs/InAlAs异质结的可见光与近红外光的双波段光电探测器件；其中，二维TMDCs是可见光敏感层，InGaAs是沟道层，同时也是近红外光敏感层；TMDs与InGaAs为n型掺杂，InAlAs为本征掺杂，TMDCs与InGaAs/InAlAs接触时，产生一个没有内建电场的n-i-n型异质结；当可见光入射到器件表面时，TMDCs中产生的电子或空穴被顶栅电极收集，从而改变InGaAs/InAlAs中的二维电子气浓度，引起驱动电流的变化；当近红外光入射到器件表面时，光生的电子或者空穴仅在InGaAs沟道层中产生...

【技术特征摘要】
1.一种可见光与近红外光的双波段光电探测器件，其特征在于，是基于二维TMDCs/InGaAs/InAlAs异质结的可见光与近红外光的双波段光电探测器件；其中，二维TMDCs是可见光敏感层，InGaAs是沟道层，同时也是近红外光敏感层；TMDs与InGaAs为n型掺杂，InAlAs为本征掺杂，TMDCs与InGaAs/InAlAs接触时，产生一个没有内建电场的n-i-n型异质结；当可见光入射到器件表面时，TMDCs中产生的电子或空穴被顶栅电极收集，从而改变InGaAs/InAlAs中的二维电子气浓度，引起驱动电流的变化；当近红外光入射到器件表面时，光生的电子或者空穴仅在InGaAs沟道层中产生，而TMDs对近红外光不敏感，相当于一个金属电极，由于InGaAs本身的能带弯曲，器件内部存在自放大效应，从而导致光生电流的增加。


2.根据权利要求1所述的可见光与近红外光的双波段光电探测器件，其特征在于，InGaAs沟道两端中任意一端都与TMDCs之间存在n-i-n结，器件整体上呈现类似一个靠栅极电阻调控的场效应晶体管。


3.如权利要求1所述的可见光与近红外光的双波段光电探测器件的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）将InGaAs/InAlAs外延材料作为衬底；
（2）将所述InGaAs/InAlAs形成图形结构，去除沟道区域外的半导体薄膜层，形成电学隔离台面；
（3）在所述InGa...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宜方，邓嘉男，陆冰睿，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31