一种红外探测器材料的像元台面制造技术

本实用新型专利技术涉及一种红外探测器材料的像元台面，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；顶电极接触层和势垒层上部构成尺寸为15

【技术实现步骤摘要】
一种红外探测器材料的像元台面


[0001]本技术涉及一种红外探测器材料的像元台面，特别是关于PBn型和nBn 型InAsSb红外探测器材料的像元台面，属于光电子材料与器件


技术介绍

[0002]PBn和nBn势垒型红外焦平面探测器像元台面普遍采用深台面或浅台面结构。深刻蚀工艺制备的器件，通过顶电极接触层刻蚀并在底电极接触层停止，消除了横向扩散，但沿器件台面侧壁引入了表面漏电流，增加了暗电流，深刻蚀结构的器件失效率也很高。浅刻蚀工艺制备的器件，通过顶部接触层刻蚀并在势垒处停止，表面漏电不明显，但显示出较大的横向扩散电流，在小像元器件中还会导致探测器阵列中的像素间串扰。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种红外探测器材料的像元台面，所述像元台面不仅能使势垒层起到器件自钝化作用有效抑制器件的暗电流，而且能实现小像元设计，减小损伤，提高器件的量子效率。
[0004]为实现本技术的目的，提供以下技术方案。
[0005]一种红外探测器材料的像元台面，所述红外探测器材料为PBn和nBn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。
[0006]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300nm。
[0007]所述势垒层的材料为掺杂Be的p型AlAs
0.08
Sb
0.92
单晶，Be的掺杂浓度为 5
×
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。
[0008]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。
[0009]所述底电极接触层材料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。
[0010]所述缓冲层材料为与吸收层材料晶格匹配的n型GaSb单晶；所述缓冲层的厚度为50nm～200nm。
[0011]所述衬底材料为掺杂碲(Te)的n型GaSb单晶，Te的掺杂浓度为 1
×
10
17
cm
‑3～5
×
10
17
cm
‑3。
[0012]所述红外探测器材料上制备有尺寸为15μm
×
15μm～30μm
×
30μm的像元台面，所述像元台面高度为320nm～380nm，由顶电极接触层和势垒层上部构成。
[0013]一种本技术所述的红外探测器材料的像元台面的制备方法，所述方法步骤如
下：
[0014](1)在衬底上生长缓冲层；在缓冲层上生长底电极接触层；在底电极接触层上生长吸收层；在吸收层上生长势垒层，在势垒层上生长顶电极接触层，制备得到一种红外探测器材料；
[0015](2)对所述红外探测器材料进行像元台面光刻，制备出像元台面图形；
[0016]分别采用干法刻蚀和湿法腐蚀刻蚀掉红外探测器材料周边侧面的顶电极接触层和势垒层上部，保留红外探测器材料中间的顶电极接触层和势垒层上部，制成像元台面；
[0017]所述分别采用干法刻蚀和湿法腐蚀的方法为本领域的常规技术手段。
[0018]优选所述干法刻蚀采用牛津RIE
‑
ICP设备，刻蚀气体为甲烷(CH4)、氢气 (H2)和氯气(Cl2)。
[0019]优选所述湿法腐蚀的腐蚀液为磷酸、双氧水、柠檬酸和去离子水的混合溶液。
[0020]有益效果
[0021]本技术提供了一种红外探测器材料的像元台面，主要是依据高工作温度红外探测器势垒层的自钝化作用，能够有效抑制器件非吸收区的产生
‑
复合电流，避免了吸收区暴露于表面，从而降低器件的暗电流；所述像元台面不仅能有效抑制器件的暗电流，而且能实现小像元设计，减小损伤，提高器件的量子效率。
附图说明
[0022]图1为实施例中PBn型InAsSb红外探测器材料结构示意图。
[0023]图2为实施例中制得的红外探测器及像元台面的结构示意图。
[0024]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
[0025]下面结合附图和具体实施例来详述本技术，但不作为对本技术专利的限定。
[0026]实施例1
[0027]一种PBn型InAsSb红外探测器材料，所述红外探测器材料的结构如图1所示，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。
[0028]所述顶电极接触层1的材料为掺杂Be的p型的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。
[0029]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 1
×
10
16
cm
‑3，所述势垒层2材料的禁带宽度大于吸收层3的禁带宽度，且晶格与吸收层3材料晶格匹配；所述势垒层2的厚度为120nm。
[0030]所述吸收层3的材料为非故意掺杂型InAs
0.91
Sb
0.09
材料；所述吸收层3的厚度为2500nm。
[0031]所述底电极接触层4材料为掺杂Si的n型InAs
0.91
Sb
0.09
单晶；Si的掺杂浓度为1
×
10
18
cm
‑3；所述底电极接触层4的厚度为500nm。
[0032]所述缓冲层5材料为非故意掺杂GaSb单晶；所述缓冲层5的厚度为86nm。
[0033]所述衬底6材料为掺杂Te的n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像元台面，其特征在于：所述红外探测器材料结构为PBn和nBn型InAsSb红外探测器材料结构；所述红外探测器材料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)；顶电极接触层(1)和势垒层(2)上部构成像元台面，像元台面的尺寸为15μm
×
15μm～30μm
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓功荣，杨文运，李德香，唐遥，张伟伟，杜润来，黎秉哲，赵鹏，黄晖，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：新型
国别省市：