本发明专利技术涉及一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器及其制备方法，属于半导体红外探测器技术领域。将该红外探测器中II类超晶格层制成具有特定周期及占空比的光栅结构，并在其上蒸镀金属膜层，构建金属微结构，利用该结构异常的增透特性，使最终制备的红外探测器在5.5μm左后和10μm左右为中心波长的中波和长波波段实现了对入射光的选择性增强吸收，可以用于特定需求的红外成像探测器，提升了器件的性能。另外，红外探测器中构建该结构后，不仅可以减少本征吸收层的厚度，显著降低探测器的暗电流，提高了红外探测器的灵敏度，还可以避免因制备较厚本征吸收层导致的制作周期长、成本高的缺陷。成本高的缺陷。成本高的缺陷。
【技术实现步骤摘要】
一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器及其制备方法
[0001]本专利技术属于半导体红外探测器
，具体涉及一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器及其制备方法。
技术介绍
[0002]红外探测器是感知和获取目标红外辐射信息的核心器件，具有空间辨识度高、适用于全天候工作及恶劣环境等特点，在国家重大需求和国民经济发展诸多领域具有重要的应用价值。而具有双波段吸收功能的红外探测成像系统能同时获得两个不同波段的目标信息，对复杂的背景噪声进行抑制，提高对目标的探测效果，在气象遥感、导弹预警、精确制导等红外探测系统中发挥着至关重要的作用。
[0003]II类超晶格材料是近年来国内外发展迅速的一种新型红外探测材料，具有禁带宽度可调、覆盖探测波长宽、理论探测率高，与III
‑
V族半导体工艺兼容性强等特点，是下一代高性能红外焦平面探测器的优选材料。但现在常用的II类超晶格红外探测器多为单波段探测器件，并且为了获得较高的光响应强度，需要较厚的吸收层，从而导致器件的暗电流高，抑制背景噪声能力弱，应用场景受限。因此，需要优化红外探测器结构，设计超低暗电流的双波段II类超晶格红外探测器，以克服上述缺陷。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器；目的之二在于提供一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器的制备方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]1、一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器，包括以下结构：
[0007]衬底层；缓冲层，外延于所述衬底层上；电极I、呈光栅阵列状的II类超晶格层，均设置在所述缓冲层上；电极II，设置在所述呈光栅阵列状的II类超晶格层上任一边缘处；金属膜层，设置在所述电极I、电极II上表面和所述II类超晶格层中光栅上表面及光栅之间。
[0008]优选的，所述II类超晶格层中光栅阵列周期P为2
‑
5μm，占空比50
‑
70％。
[0009]优选的，所述II类超晶格层由下往上依次由P掺杂层、本征中波吸收层、本征长波吸收层、N掺杂层和接触层层叠组成；所述P掺杂层厚度为500
‑
800nm，材质为Be掺杂P型InAs/GaSb，掺杂浓度为1
‑2×
10
18
/cm3；所述本征中波吸收层厚度为1
‑
2μm，材质为InAs/GaSb，InAs和GaSb的厚度比为1:1；所述本征长波吸收层厚度为1
‑
2μm，材质为InAs/GaSb，InAs和GaSb的厚度比为7:4；所述N掺杂层厚度为300
‑
500nm，材质为Si掺杂InAs/GaSb，掺杂浓度为1
‑2×
10
18
/cm3；所述接触层厚度为25
‑
50nm，材质为Si掺杂InAs，掺杂浓度为1
‑2×
10
18
/cm3。优选的，所述衬底层材质为GaSb，厚度为500
‑
1000nm。
[0010]优选的，所述缓冲层材质为GaSb，厚度为800
‑
1000nm。
[0011]优选的，所述电极I和电极II均由下往上依次由Ti层、Pt层和Au层层叠组成，所述Ti层、Pt层和Au层的厚度依次为50
‑
100nm、50
‑
100nm、和100
‑
300nm。
[0012]优选的，所述金属膜层材质为Au、Ag、Al或Cu中的一种，厚度为100
‑
300nm。
[0013]2、所述的一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器的制备方法，包括如下步骤：
[0014](1)在衬底上外延生长缓冲层，然后在所述缓冲层上依次外延生长P掺杂层、本征中波吸收层、本征长波吸收层、N掺杂层和接触层；
[0015](2)利用紫外光刻将单元台面掩膜图案转移到所述接触层上，随后通过湿法刻蚀至所述缓冲层，制得II类超晶格单元台面；
[0016](3)依次通过电子束光刻和湿法刻蚀，将II类超晶格单元台面加工成光栅阵列；
[0017](4)依次通过紫外光刻、磁控溅射在所述缓冲层上制备电极I，在呈光栅阵列状的II类超晶格层上任一边缘处制备电极II；
[0018](5)通过电子束蒸镀在所述电极I、电极II上表面和所述光栅上表面及光栅之间沉积金属膜层。
[0019]优选的，步骤(2)中，所述湿法刻蚀具体为：于刻蚀液中，在30
‑
35℃，15
‑
20r/min条件下刻蚀3
‑
5min，所述刻蚀液由质量分数为95
‑
99％的柠檬酸水溶液、质量分数为85
‑
95％的磷酸和质量分数为30
‑
40％的双氧水按体积比4
‑
6:1:1混合而成。
[0020]优选的，步骤(3)中，所述湿法刻蚀具体为：于刻蚀液中，在30
‑
35℃，15
‑
20r/min条件下刻蚀10
‑
30min，所述刻蚀液由质量分数为95
‑
99％的柠檬酸水溶液、质量分数为85
‑
95％的磷酸和质量分数为30
‑
40％的双氧水按体积比4
‑
6:1:1混合而成。
[0021]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器及其制备方法，将该红外探测器中II类超晶格层制成具有特定周期及占空比的光栅结构，并在其上蒸镀金属膜层，构建金属微结构，利用该结构异常的增透特性，使最终制备的红外探测器在5.5μm左右和10μm左右为中心波长的中波和长波波段实现了对入射光的选择性增强吸收，可以用于特定需求的红外成像探测器，提升了器件的性能。另外，红外探测器中构建该结构后，不仅可以减少本征吸收层的厚度，显著降低探测器的暗电流，提高了红外探测器的灵敏度，还可以避免因制备较厚本征吸收层导致的制作周期长、成本高的缺陷。
[0022]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0024]图1为本专利技术中具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器结构示意图；
[0025]图2为利用有限元仿真软件COMSOL仿真得到的实施例1中器件的吸收率光谱图；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器，其特征在于，包括以下结构：衬底层；缓冲层，外延于所述衬底层上；电极I、呈光栅阵列状的II类超晶格层，均设置在所述缓冲层上；电极II，设置在所述呈光栅阵列状的II类超晶格层上任一边缘处；金属膜层，设置在所述电极I、电极II上表面和所述II类超晶格层中光栅上表面及光栅之间。2.如权利要求1所述的一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器，其特征在于，所述II类超晶格层中光栅阵列周期P为2
‑
5μm，占空比50
‑
70％。3.如权利要求1所述的一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器，其特征在于，所述II类超晶格层由下往上依次由P掺杂层、本征中波吸收层、本征长波吸收层、N掺杂层和接触层层叠组成；所述P掺杂层厚度为500
‑
800nm，材质为Be掺杂P型InAs/GaSb，掺杂浓度为1
‑2×
10
18
/cm3；所述本征中波吸收层厚度为1
‑
2μm，材质为InAs/GaSb，InAs和GaSb的厚度比为1:1；所述本征长波吸收层厚度为1
‑
2μm，材质为InAs/GaSb，InAs和GaSb的厚度比为7:4；所述N掺杂层厚度为300
‑
500nm，材质为Si掺杂InAs/GaSb，掺杂浓度为1
‑2×
10
18
/cm3；所述接触层厚度为25
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50nm，材质为Si掺杂InAs，掺杂浓度为1
‑2×
10
18
/cm3。4.如权利要求1所述的一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器，其特征在于，所述衬底层材质为GaSb，厚度为500
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1000nm。5.如权利要求1所述的一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器，其特征在于，所述缓冲层材质为GaSb，厚度为800
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1000nm。6.如权利要求1所述的一种具有双波段吸收增强功能的II类超晶格红外探测器，其特征在于，所述电极I和电极II均由下往上依次由Ti层、Pt层和Au层层叠组成...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱鹏，孙泰，史浩飞，肖磊，魏兴战，熊稳，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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