一种红外探测器材料的势垒层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种红外探测器材料的势垒层及其制备方法，属于光电子材料与器件技术领域。所述红外探测器材料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；势垒层材料为掺杂5

【技术实现步骤摘要】
一种红外探测器材料的势垒层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种红外探测器材料的势垒层及其制备方法，具体地说，涉及一种PBn型和nBn型InAsSb红外探测器材料的势垒层及其制备方法，属于光电子材料与器件


技术介绍

[0002]势垒型器件在窄带隙吸收层和顶电极接触层之间引入宽禁带半导体材料，消除了耗尽层，减小耗尽层相关的产生-复合电流、隧穿电流等，大大降低器件暗电流。PBn和nBn势垒型红外探测器材料的势垒层普遍采用单层宽禁带半导体材料如AlSb、AlAsSb、InAlSb等。理想的半导体势垒材料与窄带隙吸收层导带带阶足够大，价带带阶很小或为零，阻止多数载流子通过而不影响少数载流子通过。
[0003]传统AlAsSb和AlSb材料作为势垒材料存在以下不足：
[0004](1)电导率小、导电性能差，为了能形成有效的势垒必须进行掺杂，掺杂工艺难于控制；
[0005](2)掺杂AlAsSb与InAsSb界面处会存在耗尽区，使得电场延伸至吸收层，导致吸收区的暗电流增大；
[0006](3)高Sb组分AlAsSb与GaSb晶格匹配，禁带宽度1.7eV～2.3eV。作为电子阻挡势垒，与InAs
0.91
Sb
0.09
形成的异质结价带差，价带难于调平。

技术实现思路

[0007]为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种红外探测器材料的势垒层及其制备方法，所述势垒层能消除InAsSb与势垒能带结构中的价带偏移和晶格失配，改善红外探测器光生载流子的传输特性，改善器件的电学性能。
[0008]为实现本专利技术的目的，提供以下技术方案。
[0009]一种红外探测器材料的势垒层，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。
[0010]所述顶电极接触层的材料为掺杂铍(Be)的p型锑化镓(GaSb)材料或掺杂硅(Si)的n型InAs
0.91
Sb
0.09
材料；Be的掺杂浓度为5
×
10
17
cm-3
～1
×
10
18
cm-3
，Si的掺杂浓度为1
×
10
18
cm-3
；所述顶电极接触层的厚度为100nm～300nm。
[0011]所述势垒层的材料为掺杂Be的p型复合层，Be的掺杂浓度为5
×
10
15
cm-3
～1
×
10
16
cm-3
，所述复合层由AlAs
0.08
Sb
0.92
层和AlSb层交替生长构成，其中，AlAs
0.08
Sb
0.92
层和AlSb层的厚度分别独立为1nm～10nm，AlAs
0.08
Sb
0.92
层与吸收层接触；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。
[0012]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。
[0013]所述底电极接触层材料为n型InAs
0.91
Sb
0.09
单晶且掺杂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。
[0014]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。
[0015]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
。
[0016]一种本专利技术所述的红外探测器材料的势垒层的制备方法，具体步骤如下：
[0017]在吸收层上先生长AlAs
0.08
Sb
0.92
层，然后生长AlSb层，之后所述两层交替生长形成的复合层即为本专利技术所述红外探测器材料的势垒层。
[0018]一种本专利技术所述的红外探测器材料的制备方法，具体步骤如下：
[0019](1)在衬底上生长缓冲层；
[0020](2)在缓冲层上生长底电极接触层；
[0021](3)在底电极接触层上生长吸收层；
[0022](4)在吸收层上先生长AlAs
0.08
Sb
0.92
层，然后生长AlSb层，之后所述两层交替生长形成的复合层作为势垒层；
[0023](5)在势垒层上生长顶电极接触层，制备得到一种本专利技术所述的红外探测器材料。
[0024]有益效果
[0025]本专利技术提供了一种红外探测器材料的势垒层及其制备方法，所述势垒层能消除InAsSb与势垒能带结构中的价带偏移和晶格失配，改善红外探测器光生载流子的传输特性，改善器件的电学性能。
附图说明
[0026]图1为本专利技术所述的一种红外探测器材料的势垒层的结构示意图。
[0027]图2为实施例中反向偏置下一种红外探测器材料的势垒层能带示意图。
[0028]图3为实施例3中红外探测器A的I-V测试结果。
[0029]图4为实施例3中红外探测器B的I-V测试结果。
[0030]图5为实施例3中红外探测器A的能带图。
[0031]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
[0032]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。
[0033]实施例1
[0034]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。
[0035]所述顶电极接触层1的材料为掺杂铍(Be)的p型锑化镓(GaSb)材料；Be的掺杂浓度为5
×
10
17
cm-3
；所述顶电极接触层1的厚度为300nm。
[0036]所述势垒层2的材料为掺杂Be的p型复合层，Be的掺杂浓度为5
×
10
15
cm-3
，所述复合层由10nm厚的AlAs
0.08
Sb
0.92
层和5nm厚的AlSb层交替生长构成，其中，AlAs
0.08
Sb
0.92
层与吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外探测器材料的势垒层，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)；所述势垒层(2)的材料为掺杂Be的p型复合层，Be的掺杂浓度为5
×
10
15
cm-3
～1
×
10
16
cm-3
，所述复合层由AlAs
0.08
Sb
0.92
层和AlSb层交替生长构成，其中，AlAs
0.08
Sb
0.92
层和AlSb层的厚度分别独立为1nm～10nm，AlAs
0.08
Sb
0.92
层与吸收层(3)接触；所述势垒层(2)的厚度为100nm～200nm。2.根据权利要求1所述的一种红外探测器材料的势垒层，其特征在于：顶电极接触层(1)的材料为掺杂Be的p型GaSb材料或掺杂Si的n型InAs
0.91
Sb
0.09
材料；Be的掺杂浓度为5
×
10
17
cm-3
～1
×
10
18
cm-3
，Si的掺杂浓度为1
×
10
18
cm-3
；顶电极接触层(1)的厚度为100nm～300nm。3.根据权利要求1所述的一种红外探测器材料的势垒层，其特征在于：吸收层(3)的材料为非故意掺杂InAs
0.91
Sb
0.09
材料；吸收层(3)的厚度为2000nm～3000nm。4.根据权利要求1所述的一种红外探测器材料的势垒层，其特征在于：底电极接触层(4)的材料为n型InAs
0.91
Sb
0.09
单晶且掺杂Si，Si的掺杂浓度为10
17
cm-3
～10
18
cm-3
；底电极接触层(4)的厚度为200nm～500nm。5.根据权利要求1所述的一种红外探测器材料的势垒层，其特征在于：缓冲层(5)的材料为非故意掺杂GaSb材料；缓冲层(5)的厚度为50nm～200nm。6.根据权利要求1所述的一种红外探测器材料的势垒层，其特征在于：衬底(6)的材料为掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冬琼，邓功荣，杨文运，朱琴，信思树，戴欣冉，赵宇鹏，余瑞云，尚发兰，太云见，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：