[發明專利]紫外-紅外雙波段集成p-i-n型光電探測器

在審

• 申請號: 201810162471.0
• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN108470793A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 高娜;馮向;黃凱;葛樹成;李書平;康俊勇
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01L31/105
• 分類號: H01L31/105
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

1.一種紫外-紅外雙波段集成p-i-n型光電探測器，其特征在于：包括由下至上層疊設置的襯底、緩沖層、n型超短周期超晶格、非摻雜i型超短周期超晶格、p型超短周期超晶格；

所述n型超短周期超晶格在非摻雜i型超短周期超晶格的側面具有一外露區域；所述外露區域的上表面設置n型歐姆接觸電極，所述p型超短周期超晶格的上表面設置p型歐姆接觸電極；

所述非摻雜i型超短周期超晶格既能滿足載流子在價帶與導帶量子能級間的光吸收躍遷，也能通過先紫外光照射再協同紅外光入射的方式使得價帶內載流子吸收光子并進行帶內量子能級間的躍遷，實現針對紫外和紅外雙波段的光信號探測識別；紅外波段的光信號通過改變p型超短周期超晶格的摻雜濃度實現響應探測。

2.根據權利要求1所述的紫外-紅外雙波段集成p-i-n型光電探測器，其特征在于：所述襯底為同質襯底或異質襯底。

3.根據權利要求2所述的紫外-紅外雙波段集成p-i-n型光電探測器，其特征在于：所述同質襯底為氮化鎵或氮化鋁單晶；所述異質襯底為藍寶石或碳化硅或石英或單晶硅。

4.根據權利要求1所述的紫外-紅外雙波段集成p-i-n型光電探測器，其特征在于：所述n型超短周期超晶格、非摻雜i型超短周期超晶格、p型超短周期超晶格均由第一介質膜層與第二介質膜層周期性交替生長構成，且第一介質膜層的禁帶完全落在第二介質膜層的禁帶中。

5.根據權利要求4所述的紫外-紅外雙波段集成p-i-n型光電探測器，其特征在于：所述第一介質膜層為氮化鎵單晶或鋁鎵氮混晶，單個周期其生長厚度為1-10個原子層；所述第二介質膜層為氮化鋁單晶或鋁鎵氮混晶，單個周期其生長厚度為4-10個原子層。

6.根據權利要求5所述的紫外-紅外雙波段集成p-i-n型光電探測器，其特征在于：所述周期為20-200個。

7.根據權利要求4所述的紫外-紅外雙波段集成p-i-n型光電探測器，其特征在于：所述n型超短周期超晶格采用硅雜質摻雜，所摻雜濃度為10¹⁷-10¹⁹cm^-3；

所述p型超短周期超晶格采用鎂雜質摻雜，所摻雜濃度為10¹⁷-3.5×10¹⁸cm^-3。

8.根據權利要求4所述的紫外-紅外雙波段集成p-i-n型光電探測器，其特征在于：所述p型超短周期超晶格的阱寬窄于非摻雜i型超短周期超晶格的阱寬，使從正面入射的深紫外光穿透至非摻雜i層被載流子所吸收。

9.根據權利要求4所述的紫外-紅外雙波段集成p-i-n型光電探測器，其特征在于：改變所述第一介質膜層的原子層數以調控量子能級差來改變紫外光的探測波長，所探測波長范圍為230-270nm。

10.根據權利要求1所述的紫外-紅外雙波段集成p-i-n型光電探測器，其特征在于：所述n型超短周期超晶格、非摻雜i型超短周期超晶格、p型超短周期超晶格的側面朝向襯底一側進行研磨，使之呈45°角，以實現針對波長為2-5μm紅外光的響應探測。