[發明專利]雙壘量子阱結構半導體紅外光電探測器及其制造方法

無效

• 申請號: 201110404048.5
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN103151418A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 黨宇星;閆志瑞
• 申請（專利權）人: 有研半導體材料股份有限公司
• 主分類號: H01L31/102
• 分類號: H01L31/102;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 郭佩蘭

1.一種雙壘量子阱結構半導體紅外光電探測器，它包括：電源、金屬接觸層及核心部件，其特征在于：所述的核心部件包括：GaAs襯底層，在所述GaAs襯底層上通過分子束外延技術或金屬有機化學氣相沉積由下至上依次逐層生長的：

n型摻雜的GaAs緩沖層；

n型摻雜的GaAs下接觸層；

雙壘結構的多量子阱層核心工作區：以最外一層較厚勢壘，較薄的內勢壘，勢阱，內勢壘為一周期，依次交替生長多個周期而形成的；

n型摻雜的GaAs上接觸層；

所述的多量子阱層，每一個周期包括一個Al_zGa_1-zAs外勢壘層，兩個AlAs勢壘層，和一個In_xGa_1-xAs_1-yN_y勢阱層，外勢壘層的厚度高于內勢壘層及勢阱層，所述的多量子阱層的周期為10-20個。

2.如權利要求1所述的一種雙壘量子阱結構半導體紅外光電探測器，其特征在于，所述GaAs緩沖層，接觸層進行n型摻雜，所攙雜質為硅；所述量子阱層進行n型摻雜，所攙雜質為硅。

3.如權利要求1所述的一種雙壘量子阱結構半導體紅外光電探測器，其特征在于，中心阱寬ww的范圍在2～5nm，內壘層寬度bw1的范圍在1～2nm，外壘層寬度bw2的范圍在20～30nm；所述外勢壘，內勢壘，勢阱中的In(x)，N(y)，Al(z)，其x數值的范圍在0.1～0.5，y的范圍在0.001～0.015，z的范圍在0.1～0.3。

4.一種權利要求1所述的雙壘量子阱結構半導體紅外光電探測器的制造方法，其特征在于，它包括以下步驟：

(1)、通過優選In(x)，N(y)，和Al(z)的組分，ww，bw1和bw2的值以及其他一些參數，求解薛定諤方程式(1)，得出導帶中每一個能級的能量水平，通過計算電子從基態到激發態能級間躍遷的能量差來換算出對應的光激發波長；

(2)、以GaAs為襯底層，在所述GaAs襯底層上通過分子束外延技術或金屬有機化學氣相沉積由下至上依次逐層生長的：

n型摻雜的GaAs緩沖層；

n型摻雜的GaAs下接觸層；

雙壘結構的多量子阱層核心工作區：以最外一層較厚勢壘，較薄的內勢壘，勢阱，內勢壘為一周期，依次交替生長多個周期而形成的；

n型摻雜的GaAs上接觸層；

所述的多量子阱層，每一個周期包括一個Al_zGa_1-zAs外勢壘層，兩個AlAs勢壘層，和一個In_xGa_1-xAs_1-yN_y勢阱層，外勢壘層的厚度高于內勢壘層及勢阱層，所述的多量子阱層的周期為10-20個；

5.一種權利要求1所述的雙壘量子阱結構半導體紅外光電探測器的制造方法，其特征在于，ww的范圍在2～5nm，bw1的范圍在1～2nm，bw2的范圍在20～30nm；所述勢壘，勢阱高度通過調節In(x)，N(y)，Al(z)來實現，x的范圍在0.1～0.5，y的范圍在0.001～0.015，z的范圍在0.1～0.3；

6.如權利要求4所述的紅外光電探測器的制造方法，其特征在于，核心工作區在450～500℃條件下生長，接觸區在550～600℃范圍條件下生長。

7.如權利要求4或5所述的獲得權利要求1所述的半導體雙壘量子阱紅外探測器的方法，其特征在于所述GaAs緩沖層，接觸層進行n型摻雜，所攙雜質為硅，其摻雜濃度在1×10¹⁸cm^-3；所述量子阱層進行n型摻雜，所攙雜質為硅，其摻雜濃度在1×10¹⁸cm^-3。