[發明專利]用于輻射計量的光釋光劑量元件及其制備方法

無效

• 申請號: 200910029721.4
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101533846A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 陸敏
• 申請（專利權）人: 蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L31/105;H01L33/00;H01L21/82;C23C16/44;G01T1/16
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陶海鋒

1.一種用于輻射計量的光釋光劑量元件，包括：α-Al₂O₃:C襯底(1)、第一n型摻雜層(3)、三周期InGaN量子阱層/GaN量子壘層(5)、第一p型摻雜層(7)、第一p電極(10)和第一n電極(11)；所述第一n型摻雜層(3)是摻雜硅的GaN層，摻雜濃度在1×10¹⁸/cm³～1×10¹⁹/cm³之間；所述第一p型摻雜層(7)是摻雜鎂的GaN層，摻雜濃度在1×10¹⁹/cm³～1×10²⁰/cm³之間；第一n型GaN摻雜層(3)設在α-Al₂O₃:C襯底(1)的一個表面，所述三周期InGaN量子阱層/GaN量子壘層(5)設置在第一n型GaN摻雜層(3)的表面上，所述第一p型GaN摻雜層(7)設置在三周期InGaN量子阱層/GaN量子壘層(5)的表面上，接觸電極第一p電極(10)和第一n電極(11)分別設置在所述第一p型GaN摻雜層(7)和所述第一n型GaN摻雜層(3)的表面上；

其特征在于：還包括：第二n型摻雜層(2)、InGaN絕緣層(4)、第二p型GaN摻雜層(6)、第二p電極(8)和第二n電極(9)；所述第二n型摻雜層(2)是摻雜硅的AlGaN層，摻雜濃度在1×10¹⁸/cm³～1×10¹⁹/cm³之間；所述第二p型摻雜層(6)是摻雜鎂的GaN層，摻雜濃度在1×10¹⁹/cm³～1×10²⁰/cm³之間；第二n型AlGaN摻雜層(2)設在α-Al₂O₃:C襯底(1)的另一個表面上，InGaN絕緣層(4)設置在第二n型AlGaN摻雜層(2)表面上，所述第二p型GaN摻雜層(6)設置在所述InGaN絕緣層(4)的表面上，接觸電極第二p電極(8)和第二n電極(9)分別設置在所述第二p型GaN摻雜層(6)和所述第二n型AlGaN摻雜層(2)的表面上。

2.根據權利要求1所述的用于輻射計量的光釋光劑量元件，其特征在于：所述α-Al₂O₃:C襯底(1)和第二n型AlGaN摻雜層(2)之間設有氮化鋁緩沖層；α-Al₂O₃:C襯底(1)和第一n型GaN摻雜層(3)之間設有GaN緩沖層。

3.根據權利要求1所述的用于輻射計量的光釋光劑量元件，其特征在于：所述α-Al₂O₃:C襯底(1)厚度為200～600μm。

4.根據權利要求1所述的用于輻射計量的光釋光劑量元件，其特征在于：所述第二n型摻雜層(2)和第一n型摻雜層(3)的厚度分別為0.2～1μm和1～5μm。

5.根據權利要求1所述的用于輻射計量的光釋光劑量元件，其特征在于：所述InGaN絕緣層(4)的厚度為0.05～0.25μm。?

6.根據權利要求1所述的用于輻射計量的光釋光劑量元件，其特征在于：所述三周期InGaN量子阱層/GaN量子壘層(5)中每周期的InGaN量子阱層的厚度為2～6nm，每周期GaN量子壘層的厚度為6～15nm。

7.根據權利要求1所述的用于輻射計量的光釋光劑量元件，其特征在于：所述第二p型GaN摻雜層(6)和第一p型摻雜層(7)的厚度分別為50～200nm和50～150nm。

8.制備權利要求1所述的用于輻射計量的光釋光劑量元件的方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)制備雙面拋光的α-Al₂O₃:C圓片；在α-Al₂O₃:C襯底(1)的一面上使用MOCVD外延方法生長第二n型AlGaN摻雜層(2)；所述第二n型AlGaN摻雜層(2)是摻雜硅的n型AlGaN摻雜層，Si摻雜是在MOCVD外延時同時通入SiH₄，摻雜濃度在1×10¹⁸/cm³到1×10¹⁹/cm³之間；

(2)繼續使用MOCVD外延方法在第二n型AlGaN摻雜層(2)上生長InGaN絕緣層(4)；

(3)繼續使用MOCVD外延方法在InGaN絕緣層(4)上生長第二p型GaN摻雜層(6)；所述第二p型GaN摻雜層(6)為p型摻雜鎂的GaN摻雜層，Mg摻雜是在MOCVD外延GaN時同時通入二茂鎂，摻雜濃度在1×10¹⁹/cm³到1×10²⁰/cm³之間；

(4)在α-Al₂O₃:C襯底(1)的另一面上使用MOCVD外延方法生長第一n型GaN摻雜層(3)；所述第一n型GaN摻雜層(3)是摻雜硅的n型GaN摻雜層，Si摻雜是在MOCVD外延時同時通入SiH₄，摻雜濃度在1×10¹⁸/cm³到1×10¹⁹/cm³之間；

(5)繼續使用MOCVD外延方法在第一n型GaN摻雜層(3)上生長三周期InGaN量子阱層/GaN量子壘層(5)；

(6)繼續使用MOCVD外延方法在三周期InGaN量子阱層/GaN量子壘層

(5)上生長第一p型GaN摻雜層(7)；所述第一p型GaN摻雜層(7)為p型摻雜鎂的GaN摻雜層，Mg摻雜是在MOCVD外延GaN時同時通入二茂鎂，摻雜濃度在1×10¹⁹/cm³到1×10²⁰/cm³之間；

(7)使用紫外光刻機光刻和ICP刻蝕技術，在第二n型AlGaN摻雜層(2)?的表面得到n型AlGaN的臺階，在第一n型GaN摻雜層(3)的表面得到n型GaN的臺階；

(8)在上述n型AlGaN的臺階上使用磁控濺射技術沉積Ti/Au，制備第二n電極(9)，在n型GaN的臺階上使用磁控濺射技術沉積Ti/Au，制備第一n電極(11)；

在上述第二p型GaN摻雜層(6)的表面的上使用磁控濺射技術沉積Ni/Au，制備第二p電極(8)，在第一p型GaN摻雜層(7)的表面的上使用磁控濺射技術沉積Ni/Au，制備第一p電極(10)；

(9)封裝制成GaN?PIN/α-Al₂O₃:C/InGaN?LED集成光釋光劑量計元件。?