具有多吸收量子阱的光伏型氮化物子带跃迁红外探测器制造技术

本发明专利技术公开了具有多吸收量子阱的光伏型氮化物子带跃迁红外探测器，该器件核心结构包括下电极接触层、有源层和上电极接触层。在单个周期的有源层中，吸收区由多个量子阱构成，输运区由耦合的多量子阱结构或体材料构成。器件工作时在吸收区中产生的光生电子进入输运区后在非对称电场的作用下可以自发迁移到下一个周期吸收区的基态能级上，在接下来的周期中重复上述过程，最终实现光‑电信号的转换。相比于传统的量子级联红外探测器，本发明专利技术提出器件吸收区采用了多个量子阱的结构，一方面单个周期的有源层对红外光子的吸收效率能大大增加，另一方面在器件设计时可以减少有源层周期数，实现器件响应度的提升和材料生长难度的降低。

【技术实现步骤摘要】
具有多吸收量子阱的光伏型氮化物子带跃迁红外探测器
本专利技术属于半导体光电探测器领域，具体涉及一种具有多吸收量子阱的光伏型氮化物子带跃迁红外探测器。
技术介绍
氮化镓基材料作为第三代半导体材料的典型代表，在蓝紫光波段凭借其优良的光电特性获得了巨大的商业成功。此外，随着材料外延技术的进步，氮化物异质结材料结构的成功制备使得利用氮化物材料子带能级跃迁探测红外光波成为可能。相比于其他III-V族半导体异质结材料，氮化物材料在制作子带跃迁器件时具有一定的优势，例如导带带阶范围大（0-1.75eV），吸收波长可覆盖从近红外到太赫兹波段；电子弛豫速度快（150–400fs），可实现超快的光响应；纵光学声子能量大（GaN材料约90meV），更利于器件室温工作。上述优势的存在使得利用氮化物子带跃迁机理制作红外探测器的研究受到广泛关注，特别是怎样实现具有超高速响应的通讯（近红外）波段探测器以及能够室温工作的太赫兹波段固态探测器。氮化物材料在制作子带跃迁探测器时仍存在较大的困难，其主要体现在材料生长难度大和能带结构设计难度大两方面。在材料生长方面，一是受限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有多吸收量子阱的光伏型氮化物子带跃迁红外探测器，其特征在于，所述器件的材料结构自下至上包括：衬底、缓冲层、下电极接触层、有源层和上电极接触层；/n所述有源层的总周期数为1至20，单个周期包括吸收区和输运区；所述吸收区由多个量子阱构成，量子阱的材料至少包括AlGaN(低Al组分)/AlGaN(高Al组分)、InGaN/AlGaN、InGaN/InAlN材料体系，量子势阱n型掺杂，掺杂浓度在5×10

【技术特征摘要】
1.具有多吸收量子阱的光伏型氮化物子带跃迁红外探测器，其特征在于，所述器件的材料结构自下至上包括：衬底、缓冲层、下电极接触层、有源层和上电极接触层；
所述有源层的总周期数为1至20，单个周期包括吸收区和输运区；所述吸收区由多个量子阱构成，量子阱的材料至少包括AlGaN(低Al组分)/AlGaN(高Al组分)、InGaN/AlGaN、InGaN/InAlN材料体系，量子势阱n型掺杂，掺杂浓度在5×1017cm-3至5×1019cm-3之间，厚度为0.001µm至0.01µm，量子势垒的厚度为0.001µm至0.01µm；所述输运区由多个耦合的AlGaN(低Al组分)/AlGaN(高Al组分)、InGaN/AlGaN、InGaN/InAlN量子阱构成或直接由单一体材料构成，量子势阱和势垒的厚度在0.001µm至0.01µm之间，体材料的厚度为0.01µm至0.2µm，Al组分任意可调。


2.根据权利要求1所述的具有多吸收量子阱的光伏型氮化物子带跃迁红外探测器，其特征在于：所述吸收区由多个阱宽相同的量子阱构成。


3.根据权利要求1所述的具有多吸收量子阱的光伏型氮化物子带跃迁红外探测器，其特征在于：所述吸收区由多个沿载流子输运方向阱宽逐渐增大的量子阱构成。


4.根据权利要求1所述的具有多...

【专利技术属性】
技术研发人员：康健彬，李倩，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51