[實用新型]一種深紫外探測器

有效

• 申請號: 201720051168.4
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN206471340U
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 孫卿;呂志勤;羅紹軍;楊福華;湯磊
• 申請（專利權）人: 中蕊（武漢）光電科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0304;H01L31/105
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 俞鴻

技術領域

本實用新型屬于氮化鎵半導體的應用技術領域，具體涉及一種將氮化鎵半導體用于紫外光探測的器件，特別是280nm波長以下的深紫波段的探測的器件。

背景技術

太陽是自然界最強的紫外光源，其280nm波長以下的深紫波段幾乎被臭氧層完全吸收，這一波段的紫外線幾乎無法到達地面，因此把波長在200nm-280nm的紫外光稱為日盲區。相應地，人們將只對200nm-280nm波段深紫外光產生響應信號的探測器稱為日盲(或太陽盲)探測器。在低空和地面探測到的該波段紫外光信號一般是來自人工發射源，如彈藥爆炸、火災、環境污染等。因此，日盲深紫外探測器在光電對抗、導彈預警、防爆抑爆、水質監測、臭氧監測等軍事和民用眾多領域有重要的應用意義。

目前市場常見的紫外探測器有硅基紫外光電管和光電倍增管。硅基探測器因其制作材料的Si的禁帶寬度為1.12ev,使得其探測器主要應用在可見光波段，通常需要在硅探測器前端加上結構復雜、價格昂貴的濾光系統來除去干擾。光電倍增管雖然有增益大、靈敏度高、響應快、穩定性好等優點，但是其體積大、能耗大、抗輻射能力差、工作電壓高、易破損壞等缺點，在一定程度上限制了其應用。

基于上述傳統紫外探測器的缺點，抗輻射能力強的寬禁帶半導體材料得到了廣泛關注，如SiC、ZnMgO、GaN等。這些寬帶隙半導體材料具有禁帶寬度寬、電子飽和速度高、介電常數小、抗輻射能力強等優點，非常適合作為紫外探測器材料。SiC是禁帶寬度不可調節的間接帶隙材料，熔點高、導熱性好，其禁帶寬度是3.26eV，對應的響應峰值波長在380nm左右，這個波段在日光中有超過98％能穿透臭氧層和云層到達地球表面，對器件的干擾較大，要用于200nm-280nm波段的深紫外探測時需要加紫外濾光片。通過調節ZnMgO的Mg組分，可實現禁帶寬度從3.3eV到7.8eV可調的直接帶隙ZnMgO合金，但不發生結構分相的高Mg組分ZnMgO合金仍然是技術壁壘，實現深紫外探測同樣需要加紫外濾光片。

GaN基的AlGaN深紫外探測器與上述傳統紫外探測器相比具有獨特的優勢。GaN摻Al可實現禁帶寬度從3.4eV到6.2eV可調的直接帶隙AlGaN合金，可制作響應峰值波長在200nm—365nm的高響應紫外探測器。體材料的AlGaN探測器工作波長處于日盲區(280nm以下)，Al組分必須高于40％。目前較高晶體質量的高Al組分AlGaN材料很難實現，一般都存在較大的缺陷和位錯密度；而且實現較高濃度的P型AlGaN材料也很困難。這些問題嚴重制約了AlGaN深紫外探測器的發展。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種基于氮化鎵基的PIN型的深紫外探測器，能夠實現波長在200nm-280nm的紫外光探測。

為實現本發明的目的，本發明提供深紫外探測器的技術方案為：

它包括透明的襯底，所述襯底上生長的成核層，成核層上生長的緩沖層，其特征在于緩沖層上依次生長的有n型AlGaN層，周期性結構AlN/Al_aGa_1-aN阻擋層，周期性結構AlN/Al_bGa_1-bN吸收層，AlN限制層，周期性結構AlN/Al_cGa_1-cN阻擋層，p型GaN層；所述AlN/Al_aGa_1-aN阻擋層中每個周期的AlN厚度、AlN/Al_cGa_1-cN阻擋層中每個周期的AlN厚度、AlN/Al_bGa_1-bN吸收層中每個周期的AlN厚度為0.4nm-1.5nm；其中0≤b<a<c<1，；p型GaN層上連接p型歐姆接觸電極合金，n型AlGaN層上連接n型歐姆接觸電極合金。

特別的：AlN/Al_aGa_1-aN阻擋層首層為壘材料AlN層，其次為阱材料Al_aGa_1-aN層，接著重復周期壘材料AlN層、阱材料Al_aGa_1-aN層，最后一層為壘材料AlN層；總厚度為50-500nm。上述的周期性結構的AlN/Al_aGa_1-aN阻擋層設置能夠實現：晶體質量良好且禁帶寬度大于5.5eV的阻擋層，有效限制吸收區的載流子，從而提高內量子效率。