[發明專利]一種光電探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 201711000102.3
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107731953A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 楊為家;吳質樸;何畏;陳強
• 申請（專利權）人: 江門市奧倫德光電有限公司;五邑大學
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/18
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 梁嘉琦

技術領域

本發明涉及光電探測器領域，提供一種光電探測器及其制備方法。

背景技術

光電探測器是將光能轉化為電能以便于放大檢測的器件，在軍事和國民經濟的各個領域有廣泛用途。目前，光電探測器一般采用氣相外延法制備，工藝復雜，器件的質量，尤其是晶體質量較差(X射線搖擺曲線半高寬通常大于200arcsec)，導致器件性能不理想。

以液相法生長高質量InGaAs(InAlAs、InGaAsP等)單晶襯底為基礎(X射線搖擺曲線半高寬為30-50arcsec)，制作光電探測器，工藝簡單，無需復雜的大型設備進行復雜的氣相外延，有望在中低端光電探測器市場發揮重要作用。另外，在器件中添加金屬納米粒子，可以有效改善器件的電學性能。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種光電探測器及其制備方法，制作的光電探測器結構和工藝簡單，性能優異。

本發明解決其問題所采用的技術方案是：

一種光電探測器，包括襯底層、設置于襯底層正面的電極、設置于電極與襯底層之間的Pt納米粒子層、設置于襯底層背面的Al金屬反射層，和設置于襯底層與Al金屬反射層之間的Ag或者Pt納米粒子層。該光電探測器結構簡單，無需進行復雜的氣相外延，設置于襯底層與Al金屬反射層之間的Ag或者Pt納米粒子層，對光具有很高的反射率，能夠改變光的傳播路徑，大幅度提高探測器對光的二次吸收；設置于電極與襯底層之間的Pt納米粒子層能夠改善探測器與電極的接觸特性，提高探測器響應靈敏度等電學特性。

進一步，所述電極為Au電極，其厚度為100-300nm。

進一步，所述襯底層的材料為以液相法生長的InGaAs、InAlAs或者InGaAsP單晶棒，襯底層的厚度為550-600um，襯底層的X射線搖擺曲線半高寬為30-50arcsec，襯底層的表面均方根粗糙度小于1nm；所述單晶棒的直徑為2-6英寸，其純度為99.995％以上。采用液相法生長的高質量單晶襯底為基礎，制作的光電探測器結構簡單，無需進行復雜的氣相外延即可實現光電探測器的制備，工藝簡單，有利于大幅度降低生產成本。

進一步，所述Ag或者Pt納米粒子層包括一層直徑為2-150nm的Ag或者Pt納米點。

進一步，所述Al金屬反射層厚度為750-1500nm。

一種光電探測器的制備方法，包括以下步驟：

A、以液相法生長直徑為2-6英寸、純度為99.995％以上、X射線搖擺曲線半高寬為30-50arcsec的單晶棒；

B、使用線性切割機將單晶棒切割成襯底層，并使用金剛石化學拋光液進行拋光，使襯底層表面均方根粗糙度小于1nm；

C、室溫下，在襯底層背面使用電子束蒸發一層Ag或者Pt膜，然后快速轉移至退火爐，在700-1200℃下退火30-120s，形成Ag或者Pt納米粒子層；

D、接著在Ag或者Pt納米粒子層上蒸鍍Al金屬反射層；

E、制備露出電極圖案的掩膜板，掩蓋在襯底層正面上，蒸鍍一層10-50nm的Pt膜，在700-950℃下快速退火形成Pt納米粒子層；

F、接著在Pt納米粒子層上蒸鍍Au電極；

G、按照標準的探測器制備工藝進行裂片、刷選和封裝。

本方法采用液相法生長的高質量單晶襯底為基礎，制作的光電探測器結構簡單，無需進行復雜的氣相外延即可實現光電探測器的制備，工藝簡單，有利于大幅度降低生產成本；設置于襯底層與Al金屬反射層之間的Ag或者Pt納米粒子層，對光具有很高的反射率，能夠改變光的傳播路徑，大幅度提高探測器對光的二次吸收；設置于電極與襯底層之間的Pt納米粒子層能夠改善探測器與電極的接觸特性，提高探測器響應靈敏度等電學特性。

進一步，步驟A所述單晶棒為InGaAs、InAlAs或者InGaAsP單晶棒，步驟B所述襯底層厚度為550-600um。

進一步，步驟C所述Ag或者Pt膜厚度為10-30nm，所述Ag或者Pt納米粒子層包括一層直徑為2-150nm的Ag或者Pt納米點。

進一步，步驟D所述的Al金屬反射層厚度為750-1500nm。

進一步，步驟F所述的Au電極厚度為100-300nm。