【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二极管，尤其涉及低暗电流p on n型碲镉汞器件、制备方法及红外探测器。
技术介绍
1、hgcdte材料具有极高的光电转化效率、载流子输运特性好、响应范围随组分可调等优势，碲镉汞（hgcdte）红外探测器被广泛应用于红外探测系统，可以工作在1~3、3~5和8~12μm的大气窗口。近50年来随着hgcdte红外探测技术的发展，hgcdte材料在红外探测领域中的地位已经如同硅材料在微电子领域的地位一样重要。光电探测器，尤其是p on n碲镉汞光电探测器，由于其良好的探测性能，近来被广泛应用于光纤通信、3d激光雷达、天文观测和大气探测等领域。
2、与传统的n on p 结构相比， p on n 型碲镉汞红外探测器可以获得更低的暗电流。通过水平滑舟富碲液相外延生长的方法在碲锌镉衬底上原位生长in 掺杂碲镉汞n 型吸收层材料，然后再分别采用as 离子注入技术和富汞垂直液相外延生长技术实现p型as外掺杂的p on n 型平面型和双层异质结台面型两种结构的芯片制备。而且n 型串联电阻较低，通过器件工艺优化及控制非本征in 和au 掺杂水平，p on n 型碲镉汞红外探测器可使得暗电流比传统的n on p 结构降低1~2 个数量级。
3、但目前p on n 型碲镉汞红外探测器的性能水平还难以满足各领域技术发展的需要。而且，由于现阶段测量方式、制备条件现状、暗电流等涉及影响因素较多等原因，器件制备过程中不能较精确得到各材料结构层掺杂浓度、器件结构和器件暗电流等的系统关系以优化器件，而且相关文献及工艺经验等对材
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是如何制备低暗电流p on n型碲镉汞器件，本专利技术提出低暗电流p on n型碲镉汞器件、制备方法及红外探测器。
2、根据本专利技术实施例的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，包括：
3、s10，建立p on n型碲镉汞器件的仿真模型，通过性能测试实验分别获取p型层掺杂浓度、n型层掺杂浓度、过渡层厚度与暗电流间的关系趋势；
4、s20，基于获得的p型层掺杂浓度、n型层掺杂浓度、过渡层厚度与暗电流间的关系趋势，确定待制备的p on n型碲镉器件的p型层掺杂浓度范围、n型层掺杂浓度范围及过渡层的厚度范围；
5、s30，生长衬底层，在所述衬底层上依次生长n型层、过渡层和p型层；
6、其中，当所述p on n型碲镉器件为台面型长波器件时，所述n型层的掺杂in浓度范围为1×1015/cm3~1×1018/cm3，所述过渡层的厚度范围为0.1μm~0.3μm，所述p型层的掺杂hg空位或as浓度范围为5×1015/cm3~5×1017/cm3。
7、根据本专利技术的一些实施例，步骤s10中采用仿真软件建立p on n型碲镉汞仿真模型，分别进行p型层掺杂浓度和暗电流性能测试实验、n型层掺杂浓度和暗电流性能测试实验、过渡层厚度和暗电流性能测试实验。
8、在本专利技术的一些实施例中，步骤s20包括：
9、s21，由所述性能测试实验获取的实验数据生成p型层掺杂浓度与暗电流的第一关系趋势图，由所述第一关系趋势图获得所述p型层掺杂浓度范围；
10、s22，由所述性能测试实验获取的实验数据生成n型层掺杂浓度与暗电流的第二关系趋势图，由所述第二关系趋势图获得所述n型层掺杂浓度范围；
11、s23，由所述性能测试实验获取的实验数据生成过渡层厚度与暗电流的第三关系趋势图，由所述第三关系趋势图获得所述过渡层的厚度范围。
12、根据本专利技术的一些实施例，当所述p on n型碲镉器件为台面型长波器件时，所述n型层的厚度范围为9μm~10μm，cd组分值在0.2~0.25之间。
13、在本专利技术的一些实施例中，当所述p on n型碲镉器件为台面型长波器件时，所述过渡层掺杂in浓度1×1015/cm3，并且所述过渡层的cd组分采用高斯状态缓变，cd组分值在0.25~0.35之间，且过渡层的cd组分值比p型层的cd组分值高0.02~0.05。
14、根据本专利技术的一些实施例，当所述p on n型碲镉器件为台面型长波器件时，所述p型层的厚度范围为1.8μm~2.0μm，cd组分值在0.22~0.27之间，且所述p型层的cd组分值比所述n型层的cd组分值高0.02~0.05。
15、根据本专利技术实施例的低暗电流p on n型碲镉汞器件，所述碲镉汞器件采用如上所述的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法获得，所述碲镉汞器件为台面型长波器件，包括：
16、衬底层；
17、n型层，生长于所述衬底层，所述n型层的掺杂in浓度范围为1×1015/cm3~1×1018/cm3；
18、过渡层，生长于所述n型层，所述过渡层的厚度范围为0.1μm~0.3μm；
19、p型层，生长于所述过渡层，所述p型层的掺杂hg空位或as浓度5×1015/cm3~5×1017/cm3。
20、根据本专利技术的一些实施例，所述n型层的厚度范围为9μm~10μm，cd组分值在0.2~0.25之间；所述p型层的厚度范围为1.8μm~2.0μm，cd组分值为0.22~0.27，且所述p型层的cd组分值比所述n型层的cd组分值高0.02~0.05。
21、在本专利技术的一些实施例中，所述过渡层掺杂in浓度1×1015cm3，并且所述过渡层的cd组分采用高斯状态缓变，cd组分值在0.25~0.35之间，且过渡层的cd组分值比p型层的cd组分值高0.02~0.05。
22、根据本专利技术实施例的低暗电流p on n型碲镉汞红外探测器，包括：
23、p on n型碲镉汞器件，所述p on n型碲镉汞器件采用如上所述的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法制备获得。
24、本专利技术具有如下有益效果：
25、本专利技术通过性能实验及计算并多角度获得了常规p on n台面型长波碲镉汞红外探测器各层掺杂浓度、过渡层厚度的理论较佳值和相关趋势。仅对应暗电流，器件n型层（n型层掺杂in）掺杂浓度越高暗电流越小，p型层掺杂浓度（p型层掺杂hg空位或as）升高器件暗电流先减小后增大，并在1×1016/cm3附近暗电流达到最低值。结合器件其它性能，如灵敏度、响应度等，参考关系趋势，p on n 台面型长波碲镉汞红外探测器器件n型层掺杂浓度范围可选择在1×1015/cm3~1×1018/cm3之间，p型层掺杂浓度范围可选择在5×1015/cm3~5×1017/cm3之间，过渡层厚度可选择在0.1μm~0.3μm之间，并根据趋势图，可对应各具体应用场景选择器件各层掺杂浓度和器件结构厚度等进行器件优化。本专利技术对提高常规p on n 台面型长波碲镉汞红外探测器器件高性能的同时，使器件保持相对低暗电流，有非常重要的参考意义。
26、同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，其特征在于，步骤S10中采用仿真软件建立p on n型碲镉汞仿真模型，分别进行p型层掺杂浓度和暗电流性能测试实验、n型层掺杂浓度和暗电流性能测试实验、过渡层厚度和暗电流性能测试实验。
3.根据权利要求2所述的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，其特征在于，步骤S20包括：
4.根据权利要求1所述的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，其特征在于，当所述p on n型碲镉器件为台面型长波器件时，所述n型层的厚度范围为9μm~10μm，Cd组分值在0.2~0.25之间。
5.根据权利要求1所述的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，其特征在于，当所述p on n型碲镉器件为台面型长波器件时，所述过渡层掺杂In浓度1×1015/cm3，并且所述过渡层的Cd组分采用高斯状态缓变，Cd组分值在0.25~0.35之间，且过渡层的Cd组分值比p型层的Cd组分值高0.02~0.05。
...【技术特征摘要】
1.一种低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，其特征在于，步骤s10中采用仿真软件建立p on n型碲镉汞仿真模型，分别进行p型层掺杂浓度和暗电流性能测试实验、n型层掺杂浓度和暗电流性能测试实验、过渡层厚度和暗电流性能测试实验。
3.根据权利要求2所述的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，其特征在于，步骤s20包括：
4.根据权利要求1所述的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，其特征在于，当所述p on n型碲镉器件为台面型长波器件时，所述n型层的厚度范围为9μm~10μm，cd组分值在0.2~0.25之间。
5.根据权利要求1所述的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，其特征在于，当所述p on n型碲镉器件为台面型长波器件时，所述过渡层掺杂in浓度1×1015/cm3，并且所述过渡层的cd组分采用高斯状态缓变，cd组分值在0.25~0.35之间，且过渡层的cd组分值比p型层的cd组分值高0.02~0.05。
6.根据权利要求1所述的低暗电流p on n型碲镉汞器件的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：何温，赵超，郝斐，张轶，王鑫，杨海燕，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：
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