本发明专利技术涉及一种PBn型InAsSb红外探测器材料，属于光电子材料与器件技术领域。所述材料的结构从上向下依次为100nm～300nm厚的顶电极接触层、100nm～200nm厚的势垒层、2000nm～3000nm厚的吸收层、200nm～500nm厚的底电极接触层、50nm～200nm厚的缓冲层以及衬底。所述材料制成的红外探测器暗电流小，探测器的背景限温度提高，降低了红外探测器组件对制冷的要求，以此减小整体的体积、重量、功耗以及成本，可以提升系统可靠性，延长系统寿命。延长系统寿命。延长系统寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种PBn型InAsSb红外探测器材料
[0001]本专利技术涉及一种PBn型InAsSb红外探测器材料，属于光电子材料与器件
技术介绍
[0002]红外探测器是红外探测和热成像系统的重要组成部分。目前，红外探测器根据工作温度，分为在低温下工作、高温下工作和室温工作。碲镉汞、锑化铟、量子阱以及二类超晶格等高性能中波、长波红外光子探测器需要在低温下工作来抑制热激发载流子的影响，降低器件的热噪声，低温制冷系统的引入会导致红外系统功耗、体积和重量的增加。热敏型红外探测器可以不用制冷，但器件灵敏度低、响应速度慢，无法满足高性能探测需求。
[0003]高工作温度红外探测器主要包括三类：铟砷锑(InAsSb)、碲镉汞(HgCdTe)和二类超晶格高工作温度红外探测器。碲镉汞探测器极限探测率高，但器件稳定性差、价格昂贵；二类超晶格探测器响应波长易调节，但载流子迁移率各向异性，材料生长难于控制，器件钝化工艺技术难度大。铟砷锑探测器俄歇复合电流和隧穿电流小，材料性能稳定。
[0004]铟砷锑高工作温度红外探测器有pn结、异质结、非平衡结构和势垒型，其中PBn型InAsSb红外探测器是指吸收层采用非故意掺杂InAsSb材料、接触层采用P型半导体材料、势垒层采用p型宽带隙半导体材料的势垒型探测器。目前InAsSb红外探测器结构主要是pn结和nBn势垒型，pn结耗尽区的存在导致器件产生-复合电流过大，nBn势垒型内部自建电场过小导致器件量子效率低和工作电压高。
技术实现思路
[0005]为了解决pn结耗尽区的存在导致器件产生-复合电流过大，nBn势垒型内部自建电场过小导致器件量子效率低和工作电压高的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种PBn型InAsSb红外探测器材料。
[0006]为实现本专利技术的目的，提供以下技术方案。
[0007]一种PBn型InAsSb红外探测器材料，所述红外探测器材料的结构从上向下依次为顶电极接触层、势垒层、吸收层、底电极接触层、缓冲层以及衬底。
[0008]所述顶电极接触层的材料为掺杂铍(Be)的p型锑化镓(GaSb)单晶；Be的掺杂浓度为5
×
10
17
cm-3
～1
×
10
18
cm-3
；所述顶电极接触层的厚度为100nm～300nm。
[0009]所述势垒层的材料为掺杂铍(Be)的p型AlAs
0.08
Sb
0.92
单晶，Be的掺杂浓度为5
×
10
15
cm-3
～1
×
10
16
cm-3
，所述势垒层材料的禁带宽度大于吸收层的禁带宽度，且晶格与吸收层材料晶格匹配；所述势垒层的厚度为100nm～200nm。
[0010]所述吸收层的材料为非故意掺杂InAs
0.91
Sb
0.09
材料，所述吸收层的厚度为2000nm～3000nm。
[0011]所述底电极接触层材料为n型InAs
0.91
Sb
0.09
单晶且掺杂硅(Si)，Si的掺杂浓度为10
17
cm-3
～10
18
cm-3
；所述底电极接触层的厚度为200nm～500nm。
[0012]所述缓冲层材料为非故意掺杂GaSb材料；所述缓冲层的厚度为50nm～200nm。
[0013]所述衬底材料为掺杂碲(Te)的n型GaSb材料，Te的掺杂浓度为1
×
10
17
cm-3
～5
×
10
17
cm-3
。
[0014]一种本专利技术所述的PBn型InAsSb红外探测器材料的制备方法，所述方法步骤如下：
[0015](1)在衬底上生长缓冲层；
[0016](2)在缓冲层上生长底电极接触层；
[0017](3)在底电极接触层上生长吸收层；
[0018](4)在吸收层上生长势垒层；
[0019](5)在势垒层上生长顶电极接触层，制备得到一种PBn型InAsSb红外探测器材料。
[0020]有益效果
[0021]1.本专利技术提供了一种PBn型InAsSb红外探测器材料，所述材料利用异质结材料能带差主要落在导带的特点，用AlAs
0.08
Sb
0.92
层构成的导带势垒来阻止多数载流子的导电，吸收层中的少数载流子通过扩散穿越势垒，形成电流响应信号；势垒层的禁带宽度较大，其产生-复合电流基本可以忽略，因而不存在耗尽区的产生-复合电流和带间隧穿电流。
[0022]2.本专利技术提供了一种PBn型InAsSb红外探测器材料，所述材料采用AlAs
0.08
Sb
0.92
作为势垒层，抑制暗电流产生的同时，由于AlAs
0.08
Sb
0.92
是宽禁带材料，其禁带宽度大于晶格匹配的InAs
0.91
Sb
0.09
，所以对于所探测的中波红外几乎不吸收，有助于提高红外探测器的量子效率。
[0023]3.本专利技术提供了一种PBn型InAsSb红外探测器材料，所述材料的顶电极接触层能够与金属电极形成良好的欧姆接触以及良好的载流子传输作用，顶电极接触层能形成良好的欧姆接触和收集光生载流子(空穴)。
[0024]4.本专利技术提供了一种PBn型InAsSb红外探测器材料，所述材料的势垒层能有效抑制因工作温度升高而导致的产生-复合电流、扩散电流和隧穿电流增大，并具有“自钝化”功能，适用于高工作温度条件下对中波段红外的探测。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的PBn型InAsSb红外探测器材料的结构示意图。
[0026]图2为实施例1中制得的PBn型InAsSb红外探测器的结构示意图。
[0027]图3为实施例1中制得的PBn型InAsSb红外探测器在不同工作温度下的J-V测试结果。
[0028]其中，1—顶电极接触层，2—势垒层，3—吸收层，4—底电极接触层，5—缓冲层，6—衬底，7—电极，8—钝化层
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例来详述本专利技术，但不作为对本专利技术专利的限定。
[0030]实施例1
[0031]一种PBn型InAsSb红外探测器材料，如图1所示，所述红外探测器材料的结构从上向下依次为顶电极接触层1、势垒层2、吸收层3、底电极接触层4、缓冲层5以及衬底6。
[0032]所述顶电极接触层1的材料为掺杂铍(Be)的p型锑化镓(GaSb)单晶；Be的掺杂浓度为1
×
10
18
cm-3
；所述顶电极接触层1的厚度为300nm。
[0033]所述势垒层2的材本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种PBn型InAsSb红外探测器材料，其特征在于：所述红外探测器材料的结构从上向下依次为顶电极接触层(1)、势垒层(2)、吸收层(3)、底电极接触层(4)、缓冲层(5)以及衬底(6)；其中，所述顶电极接触层(1)的厚度为100nm～300nm；所述势垒层(2)的厚度为100nm～200nm；所述吸收层(3)的厚度为2000nm～3000nm；所述底电极接触层(4)的厚度为200nm～500nm；所述缓冲层(5)的厚度为50nm～200nm。2.根据权利要求1所述的一种PBn型InAsSb红外探测器材料，其特征在于：所述顶电极接触层(1)的材料为掺杂Be的p型GaSb单晶；Be的掺杂浓度为5
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cm-3
～1
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10
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；所述势垒层(2)的材料为掺杂Be的p型AlAs
0.08
Sb
0.92
单晶，Be的掺杂浓度为5
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～1
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【专利技术属性】
技术研发人员：邓功荣，杨文运，龚晓霞，肖婷婷，杨绍培，宋欣波，范明国，袁俊，赵鹏，黄晖，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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