一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器及其制备方法技术

本发明专利技术属于蓝光探测器的技术领域，公开了一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器及其制备方法。所述探测器包括依次层叠的衬底、缓冲层、多孔GaN层、n

【技术实现步骤摘要】
一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于可见光探测器领域，具体涉及一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着基于GaN的发光二极管(LED)的快速发展，可见光通信(VLC)引起了人们的广泛关注。对于VLC系统的光接收机，光电探测器的量子效率(QE)和时间响应也很重要，因为它们决定了数据传输的距离和速率。为了将光的发射和探测集成在单一芯片上的自由空间VLC系统的小型化和简化，需要具有与光源发射光谱匹配的高灵敏度和波长选择性的光电探测器。目前，基于硅的光电探测器通过实现蓝滤波技术来检测基于氮化镓的白光LED发出的蓝光。但该技术的缺点是透光率低，成本高，VLC系统复杂。此外，硅基光电探测器的宽频带响应在被测信号和背景信号之间造成了不期望的干扰效应。
[0003]作为第三代半导体材料研究热点之一的InGaN材料拥有良好的物理化学性质。其拥有高电子迁移率，热稳定性、化学稳定性优异。通过调整合金中In的组分，可以实现禁带宽度从3.4eV到0.7eV的连续调节，从而实现InGaN探测器能够实现覆盖整个可见光波段的连续探测。
[0004]虽然InGaN基探测器器件制备研究取得了一定研究进展，但是到目前为止还没有实现商品转化。制约InGaN探测器发展和应用的主要问题是器件结构设计与工艺问题。一方面，器件结构设计缺陷大大影响了器件的性能，导致器件响应度低，带宽窄，灵敏度低，量子效率低。同时，制备工艺不够完善也大大限制了器件性能与生产。

技术实现思路

[0005]为了解决以上问题，本专利技术提供了一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器及其制备方法。本专利技术的蓝光探测器中多孔GaN层(谐振腔底镜)/P
‑
I
‑
N功能层/NiO层(谐振腔顶镜)所形成的NiO/多孔GaN谐振腔，有效增强蓝光谐振吸收，实现高灵敏度高带宽探测。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器，包括依次层叠的衬底、缓冲层、多孔GaN层(谐振腔底镜)、n
‑
GaN层、InGaN层，所述n
‑
GaN层上表面部分被InGaN层覆盖，另一部分为裸露部分；所述InGaN层上设有p
‑
GaN层，所述p
‑
GaN层上设有NiO层(谐振腔顶镜)，p
‑
GaN层上表面部分被NiO层覆盖，另一部分为裸露部分；所述n
‑
GaN层上表面的裸露部分和p
‑
GaN层上表面的裸露部分设有电极层。
[0008]电极层与NiO层不接触，电极层与InGaN层不接触。
[0009]所述n
‑
GaN层、InGaN层以及p
‑
GaN层形成P
‑
I
‑
N功能层。
[0010]所述n
‑
GaN层上表面部分被InGaN层覆盖，另一部分为裸露部分是指InGaN层在n
‑
GaN层上形成台阶状的水平台面；n
‑
GaN层上的台面设有电极层。
[0011]p
‑
GaN层上表面部分被NiO层覆盖，另一部分为裸露部分是指NiO层在p
‑
GaN层上形
成台阶状的水平台面；p
‑
GaN层上的台面设有电极层。
[0012]所述电极层为金属层电极，
[0013]所述缓冲层为从下到上依次层叠的AlN层、AlGaN层和GaN层，AlN层设置于衬底上；
[0014]所述多孔GaN层的厚度为2～4μm。
[0015]多孔GaN层的孔径为50～60nm，孔隙率为90～95％。
[0016]P
‑
I
‑
N功能层中，n
‑
GaN、InGaN、p
‑
GaN的厚度分别为600～900nm、150～200nm、100～150nm。
[0017]NiO层厚度为30～50nm。
[0018]所述衬底为Si衬底。
[0019]缓冲层中，A1N层、AlGaN层和GaN层的厚度分别为300～400nm、300～400nm、3～4μm。
[0020]n
‑
GaN层与p
‑
GaN上金属层电极各自为Ni/Au金属层，Ni金属层的厚度为100～110nm，Au金属层的厚度为100～110nm。
[0021]所述Ni设置在n
‑
GaN层上。
[0022]所述Ni设置在p
‑
GaN层上。
[0023]所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0024](1)采用MOCVD方法在衬底上生长缓冲层，再在缓冲层上生长GaN层(谐振腔底镜)；
[0025](2)通过电化学刻蚀的方法将GaN层刻蚀成多孔GaN层，并在多孔GaN层上采用MOCVD方法生长n
‑
GaN层、InGaN层、p
‑
GaN层；
[0026](3)在p
‑
GaN层上进行第一光刻，显影后，通过采用ICP刻蚀的方式刻蚀掉部分p
‑
GaN层和InGaN层，将n
‑
GaN暴露出来形成台面，并在n
‑
GaN上蒸镀电极层；去除第一次光刻后的光刻胶，再进行第二次光刻显影，p
‑
GaN层上得到沉积电极的区域；然后在p
‑
GaN上蒸镀制备电极；
[0027](4)去除第二次光刻的光刻胶，在p
‑
GaN上光刻显影，获得沉积NiO层的区域；在沉积NiO层的区域蒸镀Ni，退火，将Ni氧化成NiO得到NiO层(谐振腔顶镜)。
[0028]所述采用MOCVD方法在衬底上生长缓冲层是指采用MOCVD方法在衬底上生长缓冲层从下到上依次外延生长AlN层、AlGaN层和GaN层，生长A1N层、AlGaN层和GaN层的温度分别为1200～1300℃、1200～1300℃和1100～1250℃。
[0029]在缓冲层上生长GaN层是指采用MOCVD方法在缓冲层上生长GaN层(谐振腔底镜)，生长GaN层的温度为1100～1250℃。
[0030]所述电化学刻蚀的溶液为体积浓度为49％的HF酸与无水乙醇的混合溶液|，体积比为1∶1。电化学刻蚀的条件：紫外灯的功率为150W。电压在10～20V下，刻蚀20～30min。
[0031]通过本专利技术的电化学刻蚀，多孔GaN层的孔径为50～60nm，孔隙率为90～95％。
[0032]采用MOCVD方法在衬底上生长P
‑
I
‑
N功能层从下到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器，其特征在于：包括依次层叠的衬底、缓冲层、多孔GaN层、n
‑
GaN层、InGaN层，所述n
‑
GaN层上表面部分被InGaN层覆盖，另一部分为裸露部分；所述InGaN层上设有p
‑
GaN层，所述p
‑
GaN层上设有NiO层，p
‑
GaN层上表面部分被NiO层覆盖，另一部分为裸露部分；所述n
‑
GaN层上表面的裸露部分和p
‑
GaN层上表面的裸露部分设有电极层。2.根据权利要求1所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器，其特征在于：电极层与NiO层不接触；所述缓冲层为从下到上依次层叠的AlN层、AlGaN层和GaN层，AlN层设置于衬底上；所述多孔GaN层的厚度为2～4μm；多孔GaN层的孔径为50～60nm，孔隙率为90～95％；所述n
‑
GaN层、InGaN层以及p
‑
GaN层形成P
‑
I
‑
N功能层；P
‑
I
‑
N功能层中，n
‑
GaN层、InGaN层、p
‑
GaN层的厚度分别为600～900nm、150～200nm、100～150nm；所述NiO层的厚度为30～50nm。3.根据权利要求2所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器，其特征在于：缓冲层中，AlN层、AlGaN层和GaN层的厚度分别为300～400nm、300～400nm、3～4μm。4.根据权利要求1所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器，其特征在于：所述衬底为Si衬底；n
‑
GaN层上的金属层电极为Ni/Au金属层，Ni金属层的厚度为100～110nm，Au金属层的厚度为100～110nm；Ni设置在n
‑
GaN层上；p
‑
GaN层上的金属层电极为Ni/Au金属层，Ni金属层的厚度为100～110nm，Au金属层的厚度为100～110nm；Ni设置在p
‑
GaN层上。5.根据权利要求1所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器，其特征在于：所述n
‑
GaN层上表面部分被InGaN层覆盖，另一部分为裸露部分是指InGaN层在n
‑
GaN层上形成台阶状的水平台面；n
‑
GaN层上的台面设有电极层；p
‑
GaN层上表面部分被NiO层覆盖，另一部分为裸露部分是指NiO层在p
‑
GaN层上形成台阶状的水平台面；p
‑
GaN层上的台面设有电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，孔德麒，王文樑，陈胜，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：