局域电场诱导的硅光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种局域电场诱导的硅光电探测器及其制备方法，局域电场诱导的硅光电探测器包括：吸收层、第一欧姆电极层和第二欧姆电极层，第一欧姆电极层、吸收层和第二欧姆电极层依次层叠设置，吸收层的朝向第一欧姆电极层的一侧设有多个间隔设置的调制掺杂区，调制掺杂区被配置为诱导吸收层的光生载流子动量并收集载流子，以提高光电探测效率。本发明专利技术的局域电场诱导的硅光电探测器的光电转换效率高。域电场诱导的硅光电探测器的光电转换效率高。域电场诱导的硅光电探测器的光电转换效率高。

【技术实现步骤摘要】
局域电场诱导的硅光电探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光电探测
，尤其涉及一种局域电场诱导的硅光电探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]硅光电探测器由于灵敏度高、成本低、功耗低、易形成二维面阵、可与CMOS读出电路集成等优势，已广泛应用于航空航天、深空探测、卫星遥感、侦查导航等多个高科技领域。
[0003]光电探测器灵敏度的一个重要评价指标是量子效率，是入射光子数与测量到的电荷数目之比，与光电探测器的光电转换效率成正比。通常光电探测器的电极设置在感光面两侧，载流子被收集到两侧电极形成可测量的光电流。在解决了表面增透结构决定的入射效率、材料质量决定的内量子效率后，提高界面质量是目前提高光电探测器光生电荷收集效率的主要技术途径。
[0004]然而，器件制备工艺过程中在界面引入的沾污、损伤等和以及由于晶格常数差引起的界面态是不可避免，使得器件性能很难进一步提升。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供了一种局域电场诱导的硅光电探测器及其制备方法，进一步提高现有探测器的量子效率，以解决现有技术的不足。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种局域电场诱导的硅光电探测器，局域电场诱导的硅光电探测器包括：吸收层、第一欧姆电极层和第二欧姆电极层，第一欧姆电极层、吸收层和第二欧姆电极层依次层叠设置，吸收层的朝向第一欧姆电极层的一侧设有多个间隔设置的调制掺杂区，调制掺杂区被配置为诱导吸收层的光生载流子的动量并收集载流子，以提高光电探测效率。
[0007]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的局域电场诱导的硅光电探测器，调制掺杂区呈条形，且多个调制掺杂区沿第一方向间隔设置，其中，第一方向和吸收层的延伸方向平行，且第一方向和调制掺杂区的长度方向垂直。
[0008]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的局域电场诱导的硅光电探测器，调制掺杂区呈条形，多个调制掺杂区包括至少一个长度方向沿第二方向的第一调制掺杂区和至少一个长度方向沿第三方向的第二调制掺杂区，其中，第二方向与第三方向垂直。
[0009]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的局域电场诱导的硅光电探测器，调制掺杂区包括轻掺杂区、未掺杂区和重掺杂区，轻掺杂区、未掺杂区和重掺杂区依次重叠设置，且重掺杂区设置于未掺杂区朝向第一欧姆电极层的一侧。
[0010]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的局域电场诱导的硅光电探测器，调制掺杂区的掺杂元素为硼离子或二氟化硼离子，轻掺杂区中硼离子或二氟化硼离子的掺杂浓度为，重掺杂区中硼离子或二氟化硼离子的掺杂浓度为。
[0011]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的局域电场诱导的硅光电探测器，还包括第一欧姆接触层，至少部分调制掺杂区形成第一欧姆接触层。
[0012]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的局域电场诱导的硅光电探测器，还包括增透层，第一欧姆电极层与增透层同层设置，第一欧姆电极层经增透层与第一欧姆接触层接触。
[0013]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的局域电场诱导的硅光电探测器，还包括第二欧姆接触层，第二欧姆接触层设置于第二欧姆电极层和吸收层之间。
[0014]第二方面，本专利技术提供一种局域电场诱导的硅光电探测器的制备方法，用于制备上述第一方面提供的局域电场诱导的硅光电探测器，制备方法包括：在吸收层上形成多个间隔设置的第一凹槽；在第一凹槽内进行掺杂，以形成调制掺杂区，调制掺杂区被配置为诱导吸收层的光生载流子动量并收集载流子；在具有调制掺杂区的吸收层上形成第一欧姆电极层；在吸收层背离第一欧姆电极的一侧形成第二欧姆电极层。
[0015]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的局域电场诱导的硅光电探测器的制备方法，在具有调制掺杂区的吸收层上形成第一欧姆电极层，包括：在具有调制掺杂区的吸收层上形成增透层；在增透层上形成第二凹槽；在第二凹槽内形成第一欧姆电极层。
[0016]本专利技术提供的局域电场诱导的硅光电探测器及其制备方法，局域电场诱导的硅光电探测器包括吸收层、第一欧姆电极层、第二欧姆电极层和调制掺杂区，通过设置吸收层用于吸收光子能量，以使吸收层中的载流子扩散形成光电流，通过设置第一欧姆电极层和第二欧姆电极层用于与偏置电路连接，以通过第一欧姆电极层和第二欧姆电极层给局域电场诱导的硅光电探测器施加偏压，以及通过第一欧姆电极层和第二欧姆电极层输出光电流，通过在吸收层内设置调制掺杂区，以在吸收层内建立局域电场，进而诱导载流子动量，从而提高了载流子寿命，且调制掺杂区增加了载流子的收集通道，缩短了载流子的横向扩散距离，从而降低了界面态的散射作用对载流子寿命的影响。由此，本专利技术的局域电场诱导的硅光电探测器的光电转换效率较高。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例提供的局域电场诱导的硅光电探测器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的局域电场诱导的硅光电探测器的能带结构示意图；图3是现有技术中硅光电探测器的能带结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的局域电场诱导的硅光电探测器中吸收层和调制掺杂区的结构示意图一；
图5为本专利技术实施例提供的局域电场诱导的硅光电探测器中吸收层和调制掺杂区的结构示意图二；图6为本专利技术实施例提供的局域电场诱导的硅光电探测器中调制掺杂区的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的局域电场诱导的硅光电探测器的制备方法的流程示意图一；图8为本专利技术实施例提供的局域电场诱导的硅光电探测器的制备方法的流程示意图二；图9为本专利技术实施例提供的局域电场诱导的硅光电探测器的制备方法的流程示意图三。
[0019]附图标记说明：100
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吸收层；200
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第一欧姆电极层；300
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第二欧姆电极层；400
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调制掺杂区；400a
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第一调制掺杂区；400b
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第二调制掺杂区；410
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重掺杂区；420
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未掺杂区；430
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轻掺杂区；500
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增透层；600
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第二欧姆接触层。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的优选实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种局域电场诱导的硅光电探测器，其特征在于，包括：吸收层、第一欧姆电极层和第二欧姆电极层，所述第一欧姆电极层、所述吸收层和所述第二欧姆电极层依次层叠设置，所述吸收层的朝向所述第一欧姆电极层的一侧设有多个间隔设置的调制掺杂区，所述调制掺杂区被配置为诱导所述吸收层的光生载流子动量并收集载流子，以提高光电探测效率。2.根据权利要求1所述的局域电场诱导的硅光电探测器，其特征在于，所述调制掺杂区呈条形，且多个所述调制掺杂区沿第一方向间隔设置，其中，所述第一方向和所述吸收层的延伸方向平行，且所述第一方向和所述调制掺杂区的长度方向垂直。3.根据权利要求1所述的局域电场诱导的硅光电探测器，其特征在于，所述调制掺杂区呈条形，多个所述调制掺杂区包括至少一个长度方向沿第二方向的第一调制掺杂区和至少一个长度方向沿第三方向的第二调制掺杂区，其中，所述第二方向与所述第三方向垂直。4.根据权利要求2或3所述的局域电场诱导的硅光电探测器，其特征在于，所述调制掺杂区包括轻掺杂区、未掺杂区和重掺杂区，所述轻掺杂区、所述未掺杂区和所述重掺杂区依次重叠设置，且所述重掺杂区设置于所述未掺杂区朝向所述第一欧姆电极层的一侧。5.根据权利要求4所述的局域电场诱导的硅光电探测器，其特征在于，所述调制掺杂区的掺杂元素为硼离子或二氟化硼离子，所述轻掺杂区中所述硼离子或所述二氟化硼离子的掺杂浓度为，所述重掺杂区中所述硼离...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭霞，张世凤，任显松，王博，刘巧莉，胡安琪，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：