本发明专利技术公开了一种InAs/GaSbⅡ类超晶格窄光谱红外光电探测器材料的外延生长方法，包括：选择一衬底，作为外延层的承载体；在该衬底上外延生长缓冲层；降温，在该缓冲层上外延生长p型掺杂的InAs/GaSb?Ⅱ类超晶格层；在该p型掺杂的InAs/GaSbⅡ类超晶格层上外延生长本征InAs/GaSbⅡ类超晶格吸收层；在该本征InAs/GaSbⅡ类超晶格吸收层上外延生长n型掺杂的InAs/GaSbⅡ类超晶格层；在该n型掺杂的InAs/GaSbⅡ类超晶格层上外延生长n型掺杂的InAs盖层，完成InAs/GaSbⅡ类超晶格窄光谱红外光电探测器材料的外延生长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体红外光电探测器材料生长
，特别是一种InAs/feSb II 类超晶格窄光谱红外光电探测器材料的外延生长方法。
技术介绍
红外探测器在预警、夜视、导弹探测、测温、气体探测、气象、大气监测、医学等军事和民事领域都有广泛的应用。在中波波段传统的碲镉汞探测器(MCT)有优异的探测性能， 已经非常成熟，但随着波长变长，其材料难度急剧增加，在长波甚长波波段遇到挑战。量子阱红外探测器(QWIP)虽然可以实现窄光谱的探测，但QWIP是子带间跃迁，其量子效率较低；另外，QWIP不能吸收正入射的光，需要在器件表面制作复杂的光栅，工艺难度大；而且QWIP中电子的寿命短，探测率低。在长波、甚长波波段，如要求较高的探测率，就需要使用复杂昂贵的制冷设备，来获得比较低的工作温度。而锑化物II类超晶格材料能带结构中，一种材料的导带能级比另一种材料的价带能级还低，使InAs/feSb II类超晶格探测器，具很多优点带间跃迁，量子效率高；截止波长通过改变超晶格的周期厚度可在3-30 μ m范围内连续可调；通过调节应变及能带结构，能使轻重空穴分离，降低俄歇复合具有暗电流低、工作温度高等，目前中波InAs/feSb II类超晶格探测器已经表现出与碲镉汞红外探测分庭抗礼的局面，在长波及甚长波更具有优势。但是，InAs/GaSb II类超晶格探测器是宽光谱探测器，在许多情况，如导弹探测、 瓦斯探测等需要特定波长探测时，需要窄光谱探测，从而降低虚警率。而常规做法是在 InAs/GaSb II类超晶格探测器前加分束器、滤光器，滤光器轮、精密的光学校准调节等设备才能实现窄光谱探测。增加了成本、探测器的重量、功耗还降低了探测器的效率。如果在InAs/feSb II类超晶格探测器器件结构设计上使其成为窄光谱探测并实现材料的外延生长，就能从根本上实现窄光谱探测，从而避免用外加设备通过滤波的方式来达到窄光谱探测。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的是提供一种InAs/feSb II类超晶格窄光谱红外光电探测器材料的外延生长方法，以制作出探测窄光谱的InAs/feSb II类超晶格窄光谱红外光电探测器材料。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种InAs/feSb II类超晶格窄光谱红外光电探测器材料的外延生长方法，包括步骤1 选择一衬底，作为外延层的承载体；步骤2 在该衬底上外延生长缓冲层；步骤3 降温，在该缓冲层上外延生长ρ型掺杂的InAs/feSb II类超晶格层；步骤4 在该ρ型掺杂的InAs/fe^b II类超晶格层上外延生长本征InAs/fe^b II 类超晶格吸收层；步骤5 在该本征InAs/feiSb II类超晶格吸收层上外延生长η型掺杂的InAs/ GaSb II类超晶格层；步骤6 在该η型掺杂的InAs/feiSb II类超晶格层上外延生长η型掺杂的InAs盖层，完成InAs/feSb II类超晶格窄光谱红外光电探测器材料的外延生长。上述方案中，所述外延生长方法包括分子束外延法和金属有机化学沉积法。上述方案中，步骤1中所述衬底为锑化镓衬底。步骤2中所述缓冲层是Be掺杂的 P型锑化镓缓冲层，生长温度为500°c。步骤3中所述降温是将衬底温度由500°C降到370 至380°C，所述ρ型掺杂的hAs/GaSb II类超晶格层、本征InAs/feSb II类超晶格吸收层、η 型掺杂的InAsAiaSb II类超晶格层三者的生长温度均在370至380°C。上述方案中，所述ρ型掺杂的InAs/feiSb II类超晶格层和所述η型掺杂的InAs/ GaSb II类超晶格层的50%截止吸收波长均小于所述本征InAs/feSb II类超晶格吸收层的 50%截止吸收波长。所述ρ型掺杂的InAs/feSb II类超晶格层和所述η型掺杂的InAs/ GaSb II类超晶格层的界面类型均采用GaAs和MSb混合界面，所述本征InAs/feiSb II类超晶格吸收层的界面类型采用hSb界面。所述η型掺杂的InAs盖层的厚度为10-20nm。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果1、利用本专利技术，由于选用与超晶格材料晶格常数比较接近的feiSb衬底，所以有利于外延生长缓冲层和超晶格。并且生长出的缓冲层和超晶格具有很高的晶体质量。2、利用本专利技术，由于ρ型和η型超晶格的50%截止吸收波长均小于所述本征超晶格的50%截止吸收波长，所以ρ和η型超晶格其对应的带阶比本征区超晶格带阶大，这有利于减小器件的暗电流，相应的提高器件的性能。3、利用本专利技术，由于本征区的超晶格采用hSb界面，通过我们的实验发现hSb界面超晶格探测器的量子效率比混合界面的量子效率高1. 3倍左右，所以本专利技术的所采用的超晶格结构能提高探测器的量子效率。4、利用本专利技术，由于ρ型和η型超晶格的50%截止吸收波长均小于所述本征超晶格的50%截止吸收波长，所以ρ和η型超晶格会吸收掉其50%截止吸收波长以下的辐射光，从而作为本征区超晶格探测光谱的低通滤波器，使其本征区探测光谱由宽光谱变为窄带光谱。从器件本身上实现窄光谱探测，从而避免用外加设备通过滤波的方式来达到窄光谱探测。从而满足在许多情况，如导弹探测、瓦斯探测等需要特定波长探测时，需要窄光谱探测的需求，并能降低虚警率。并且可以不用在InAs/feSb II类超晶格探测器前加分束器、 滤光器，滤光器轮、精密的光学校准调节等设备就能实现窄光谱探测。从而降低了成本、探测器的重量及功耗。5、利用本专利技术，由于此专利技术ρ，η区和本征区的吸收波长可以从短波到甚长波调节所以本专利技术使InAs/feSb II类超晶格探测器由宽光谱响应形成窄光谱响应的设计及其生长方法可以适用于短波、中波、长波、甚长波范围。附图说明为了进一步说明本专利技术的具体
技术实现思路
，下面结合实例及附图详细说明，其中图1是依照本专利技术实施例外延生长InAs/feSb II类超晶格窄光谱红外光电探测器材料的方法流程图；图2是图1中ρ，η区各源快门的开关顺序示意图；图3是图1中本征区各源快门的开关顺序示意图；图4是基于图1外延生长的InAs/feSb II类超晶格窄光谱红外光电探测器材料制作的InAs/feSb II类超晶格窄光谱红外光电探测器单管器件的结构示意图；图5是基于图1外延生长的InAs/feSb II类超晶格窄光谱红外光电探测器材料制作的InAs/feSb II类超晶格窄光谱红外光电探测器单管器件的光响应谱示意图。在图4中，1为(iaSb衬底，2为ρ型掺杂的feiSb缓冲层，3为ρ型超晶格层，4为本征超晶格层，5为η型超晶格层，6为InAs上欧姆接触层，7为上金属电极，8为下金属电极。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，图1是依照本专利技术实施例外延生长InAs/feiSb II类超晶格窄光谱红外光电探测器材料的方法流程图，以长波红外探测器为例以说明该方法，具体步骤如下步骤1 选择一晶向为(001)的(iaSb衬底1，烘烤后在Sb气氛下525°C脱氧10_20 分钟，除去feiSb衬底1表面上的氧化物，作为外延层的承载体。步骤2 降低fei本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张艳华，马文全，曹玉莲，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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