[發明專利]紅外探測器及其制作方法

有效

• 申請號: 201310118672.8
• 申請日: 2013-04-08
• 公開（公告）號: CN104103697A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 邊歷峰;任昕;楊曉杰;黃宏娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/09;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種紅外探測器，其特征在于：包括半絕緣砷化鎵單晶襯底以及依次形成于所述半絕緣砷化鎵單晶襯底上的n⁺下電極接觸層、暗電流阻擋層、量子點有源區、n⁺中間電極接觸層和p⁺上電極接觸層，所述的n⁺下電極接觸層、n⁺中間電極接觸層和p⁺上電極接觸層上分別形成有下電極、中間電極和上電極，所述n+中間電極接觸層的厚度小于空穴載流子的擴散長度。

2.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于：所述的量子點有源區包括砷化鎵勢壘層和自組織形成的銦鎵砷量子點層。

3.根據權利要求2所述的紅外探測器，其特征在于：所述的銦鎵砷(In_yGa_1-yAs)量子點層中摻雜有硅元素，其中0.3≤y＜1，該量子點超晶格周期數至少為1。

4.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于：所述的p+上電極接觸層為p型Al_xGa_1-xAs外延層，其中0.1≤x＜1，受主元素鈹或者碳的摻雜濃度在1.0×10¹⁸cm^-3~20.0×10¹⁸cm^-3之間。

5.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于：所述空穴載流子的擴散長度L_h是工作溫度T的函數，滿足L_h=L_o*exp(T/T_o)，其中經驗常數L_o=60nm，特征溫度T_o=87K。

6.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于：所述的上電極呈方框形，其電極材料采用鈦/金，鈦/鉑/金或者金/鋅合金。

7.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于：所述的n⁺下電極接觸層是摻雜硅元素的n⁺砷化鎵外延層，其厚度小于空穴載流子的擴散長度。

8.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于：所述的暗電流阻擋層為Al_xGa_1-xAs外延層，其中0.1≤x＜1。

9.一種權利要求1至8任一所述的紅外探測器的制作方法，其特征在于，包括：在半絕緣砷化鎵單晶襯底上依次生長n⁺下電極接觸層、暗電流阻擋層、量子點有源區、n⁺中間電極接觸層和p⁺上電極接觸層，在n⁺下電極接觸層、n⁺中間電極接觸層和p⁺上電極接觸層上分別制作下電極、中間電極和上電極。

10.根據權利要求9所述的紅外探測器的制作方法，其特征在于：所述n⁺下電極接觸層、暗電流阻擋層、量子點有源區、n⁺中間電極接觸層和p⁺上電極接觸層均采用分子束外延方法或者金屬有機物化學氣相沉積方法連續生長獲得。

11.根據權利要求9所述的紅外探測器的制作方法，其特征在于：在沉積上電極材料時，加熱到100~350℃，在沉積中間電極和下電極材料時，加熱到80~140℃。