一种高温工作InAs-InAsSb二类超晶格红外探测器材料结构制造技术

本发明专利技术公开了一种高温工作InAs

【技术实现步骤摘要】
一种高温工作InAs
‑
InAsSb二类超晶格红外探测器材料结构


[0001]本专利技术属于类超晶格红外探测器
，具体涉及一种高温工作InAs
‑
InAsSb二类超晶格红外探测器材料结构。

技术介绍

[0002]红外成像系统具有抗干扰能力强、穿透力强、隐蔽性好、适应特殊场合等优点，已经得到了广泛的应用。早期研制的红外探测器存在波长单一、量子效率低、工作温度低等问题，大大限制了红外探测器技术的应用方向。目前，第三代红外探测器要求具有高性能、高分辨率、具有多波段探测能力的制冷型和非制冷型焦平面。近年来，对红外探测器的小型化、低功耗和快速启动提出了更高的要求，降低探测器材料中的暗电流以提升工作温度是这项技术研究的一个主要方向。InAs
x
Sb1‑
x
是一种典型的III
‑
V族三元化合物半导体材料，也是目前发现的禁带宽度最小的本征型III
‑
V族化合物半导体。在室温下InAsxSb1
‑
x的禁带宽度可达0.099eV(对应截止波长为12.5μm)甚至更小。常规的碲镉汞(MCT)和锑化铟(InSb)探测器需结合制冷机维持工作在较低的77K的液氮温度，若工作温度升高，探测器的暗电流迅速指数级增大，严重影响探测器的使用性能。因此，降低探测器材料或器件工艺导致的暗电流就可以在较高的工作温度下仍然维持同样暗电流级的探测性能，从而显著改善制冷机的制冷载荷功耗，或者在同样的低工作温度(如77K)获得提升的探测性能，这样就可以实现红外探测器的小型化、低功耗和快速启动的使用目标。
[0003]系(晶格常数靠近的InAs,GaSb,AlSb)Sb基II类超晶格材料具有可以灵活调节带隙宽度和设计较复杂的材料结构以实现高温或双/多波段探测需求的巨大潜力和设计多样性。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高温工作InAs
‑
InAsSb二类超晶格红外探测器材料结构，从下往上依次包括有n型掺杂InAs/InAsSb下电极层、非掺n型InAs/InAsSb吸收层、AlAsSb势垒层B以及非掺n型InAs/InAsSb上电极层。
[0005]作为上述技术方案的优选，还包括有依次设置的GaAs衬底、GaAs缓冲层和GaSb缓冲层，GaSb缓冲层与n型掺杂InAs/InAsSb下电极层相连。
[0006]作为上述技术方案的优选，所述GaAs缓冲层的厚度为0.25μm。
[0007]作为上述技术方案的优选，所述GaSb缓冲层的厚度为1.2μm。
[0008]作为上述技术方案的优选，所述n型掺杂InAs/InAsSb下电极层为InAs/InAs
0.66
Sb
0.34
，InAs/InAs
0.66
Sb
0.34
的厚度为
[0009]作为上述技术方案的优选，所述非掺n型InAs/InAsSb吸收层为InAs/InAs
0.66
Sb
0.34
，InAs/InAs
0.66
Sb
0.34
的厚度为
[0010]作为上述技术方案的优选，所述AlAsSb势垒层B为AlAs
0.085
Sb
0.915
，其中掺杂有浓度为1E+15cm
‑3的Be，AlAs
0.085
Sb
0.915
的厚度为120nm。
[0011]作为上述技术方案的优选，所述非掺n型InAs/InAsSb上电极层为InAs/InAs
0.66
Sb
0.34
，InAs/InAs
0.66
Sb
0.34
的厚度为
[0012]本专利技术的工作原理是：n型掺杂InAs/InAsSb下电极层的作用是探测器接触电极，非掺n型InAs/InAsSb吸收层的作用是探测器红外吸收主要层，AlAsSb势垒层B的作用是阻挡吸收层和接触层导带中的多数载流子电子的自由流动，从而降低暗电流，非掺n型InAs/InAsSb上电极层的作用是探测器的接触电极。有在n型掺杂InAs/InAsSb下电极层与非掺n型InAs/InAsSb吸收层之间能够形成导带势垒效应，有效阻止由于热激发或材料缺陷在导带中形成的G
‑
R和SRH暗电流。
[0013]本专利技术的有益效果是：该结构可以明显降低材料内部的产生
‑
复合(G
‑
R)和肖克莱
‑
里德
‑
霍尔(SRH)暗电流，具有更长的少子寿命。可以使用更简易的MBE快门控制生长方法制备。具有更低的与Ga相关的材料缺陷，可以显著提升探测器的工作温度，改善探测器组件的尺寸、重量、功耗和成本(SWaPC)，改善探测器的使用寿命和性能。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的结构示意图；
[0015]图2是本专利技术的能带示意图。
具体实施方式
[0016]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0017]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0018]实施例1
[0019]采用MBE进行红外探测器材料的外延生长，具体步骤依次为：
[0020]1)采用低成本对红外信号高透过的GaAs(100)作为衬底；
[0021]2)外延生长约0.25μm的GaAs缓冲层；
[0022]3)表面进行As/Sb交换处理使表面逐渐转变为GaSb表面重构；
[0023]4)在适当的温度外延生长1.2μm的GaSb缓冲层；
[0024]5)外延生长20周期n型
‑
InAs/InAs
0.66
Sb
0.34
底部接触层，其中InAs层中掺Te：1E+17cm
‑3；
[0025]6)外延生长525周期约2.6μm非掺杂n型
‑
InAs/InAs
0.66
Sb
0.34
吸收层；
[0026]7)外延生长120nm AlAs
0.085
Sb
0.915
(掺Be:1E+15cm
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温工作InAs
‑
InAsSb二类超晶格红外探测器材料结构，其特征在于，从下往上依次包括有n型掺杂InAs/InAsSb下电极层、非掺n型InAs/InAsSb吸收层、AlAsSb势垒层B以及非掺n型InAs/InAsSb上电极层。2.如权利要求2所述的高温工作InAs
‑
InAsSb二类超晶格红外探测器材料结构，其特征在于，还包括有依次设置的GaAs衬底、GaAs缓冲层和GaSb缓冲层，GaSb缓冲层与n型掺杂InAs/InAsSb下电极层相连。3.如权利要求2所述的高温工作InAs
‑
InAsSb二类超晶格红外探测器材料结构，其特征在于，所述GaAs缓冲层的厚度为0.25μm。4.如权利要求2所述的高温工作InAs
‑
InAsSb二类超晶格红外探测器材料结构，其特征在于，所述GaSb缓冲层的厚度为1.2μm。5.如权利要求2所述的高温工作InAs
‑
InAsSb二类超晶格红外探测器材料结构，其特征在于，所述n型掺杂InAs/InAsSb下电极层为InAs/InAs
0.66
Sb
0.34
，InAs/InAs
0.66
Sb
...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹健龙，尚林涛，徐竟杰，
申请(专利权)人：浙江焜腾红外科技有限公司，
类型：发明
国别省市：