[發(fā)明專利]紅外半導體雪崩探測器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810593100.8
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108899380B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 汪萊;劉洋;吳星曌;郝智彪;羅毅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/107;H01L31/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種紅外半導體雪崩探測器的制備方法，包括：

制備GaN/AlN超晶格倍增結構；

制備窄禁帶半導體吸收結構；以及

鍵合所述GaN/AlN超晶格倍增結構和所述窄禁帶半導體吸收結構；

其中，所述制備GaN/AlN超晶格倍增結構的步驟包括：

在一襯底上生長n型GaN緩沖層；

在所述GaN緩沖層上生長n型GaN層；

在所述n型GaN層上周期性生長GaN/AlN超晶格倍增層作為光生載流子的雪崩放大區(qū)；以及

在所述GaN/AlN超晶格倍增層上生長p型GaN層作為電場調節(jié)層；

所述制備窄禁帶半導體吸收結構的步驟包括：

在一襯底上生長i型窄禁帶半導體層，作為針對紅外波段的吸收層，所述i型窄禁帶半導體層的厚度為10nm～2μm；以及

在所述i型窄禁帶半導體層上沉積p型窄禁帶半導體層，或通過離子注入使所述i型窄禁帶半導體層上表面形成p型層；

鍵合所述GaN/AlN超晶格倍增結構和所述窄禁帶半導體吸收結構的步驟包括：

剝離所述窄禁帶半導體吸收結構的襯底，露出所述i型窄禁帶半導體層表面；

在所述GaN/AlN超晶格倍增結構的p型GaN層上沉積金屬氧化物層；以及

將所述i型窄禁帶半導體層與金屬氧化物層加壓貼合后，高溫退火使其鍵合。

2.根據(jù)權利要求1所述的紅外半導體雪崩探測器的制備方法，還包括：形成電極和鈍化層，其包括：

刻蝕所述GaN/AlN超晶格倍增結構形成臺面；

在所述p型窄禁帶半導體層上沉積p電極，在所述n型GaN層上沉積n電極；以及

在所述臺面上沉積鈍化層。

3.一種采用如權利要求1至2中任一項制備方法制備的紅外半導體雪崩探測器，包括：GaN/AlN超晶格倍增結構及在該GaN/AlN超晶格倍增結構上的窄禁帶半導體吸收結構；其中，所述GaN/AlN超晶格倍增結構與所述窄禁帶半導體吸收結構鍵合連接。

4.根據(jù)權利要求3所述的紅外半導體雪崩探測器，其中，所述GaN/AlN超晶格倍增結構由下而上依次包括：襯底、GaN緩沖層、n型GaN層、GaN/AlN超晶格倍增層及p型GaN層。

5.根據(jù)權利要求4所述的紅外半導體雪崩探測器，其中，所述n型GaN緩沖層和n型GaN層的總厚度為1～3μm；所述p型GaN層厚度為10～50nm；所述GaN/AlN超晶格倍增層的周期數(shù)≥1，勢壘或勢阱的寬度范圍均介于0～100nm之間。

6.根據(jù)權利要求3所述的紅外半導體雪崩探測器，其中，所述窄禁帶半導體吸收結構包括：i型窄禁帶半導體層及形成于所述i型窄禁帶半導體層上的p型窄禁帶半導體層；其中所述i型窄禁帶半導體層為針對紅外波段的吸收層。

7.根據(jù)權利要求6所述的紅外半導體雪崩探測器，其中，所述p型窄禁帶半導體層的厚度為100nm～500nm；所述吸收層的材質為InSb。