[發明專利]雙異質結光敏二極管及制備方法

有效

• 申請號: 201910088614.2
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109873046B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 劉興釗;范旭東;潘棋;任羿烜;代天軍;羅文博;張萬里;李言榮
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/032;H01L31/18
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 劉勛

雙異質結光敏二極管及制備方法，屬于電子信息材料與元器件領域，本發明的雙異質結光敏二極管，其特征在于，包括自下而上順序設置的單晶基片、第一硫族化合物層、窄禁帶半導體材料層、第二硫族化合物層，窄禁帶半導體材料層覆蓋第一硫族化合物層上表面的局部，第一硫族化合物層的上表面和第二硫族化合物層的上表面各設置有電極；所述窄禁帶半導體的材料包含Pb_1?xSn_xSe或Pb_1?xSn_xTe，其中0≤x≤1；所述第一硫族化合物層的材料包含Mo_1?yW_ySe₂，其中0≤y≤1；所述第二硫族化合物層的材料包含Hf_zZr_1?zSe₂，其中0≤z≤1。本發明具有優良光電響應特性。

技術領域

本發明屬于電子信息材料與元器件領域，可用于紅外信號的探測。

背景技術

紅外探測在軍用和民用領域都有著極為廣泛的應用，基于光電效應的紅外探測又是紅外探測器件的主流技術。常見的用于紅外探測的窄帶隙半導體材料有PbS、PbSe、PbTe、HgCdTe以及由SnSe、SnTe、PbSe、PbTe所形成的固溶體。HgCdTe雖然探測性能好，但其Hg-Te鍵能弱，熱穩定性差。Ⅳ-Ⅵ族半導體PbS、PbSe、PbTe、SnSe、SnTe、PnSnSe、PbSnTe也都是重要的紅外探測材料，具有優異的紅外響應特性，但也存在兩大材料性能缺點，第一，這類材料往往具有較高的結點常數，其基于pn結的光電探測器具有較高的結電容，這就導致器件的頻率響應特性較差；第二，這類材料的熱膨脹系數往往較大，通常達到約20ppm/K，而Si等常見半導體材料熱膨脹系數通常介于4～6ppm/K，差異巨大，這不僅制約了Ⅳ-Ⅵ族半導體在Si等基片上的外延生長質量，也容易引起在高低溫循環過程中器件的失效，從而削弱了其在大面陣成像芯片研制的技術價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種具有優良光電響應特性的雙異質結光敏二極管及制備方法。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案是，雙異質結光敏二極管，其特征在于，包括自下而上順序設置的單晶基片、第一硫族化合物層、窄禁帶半導體材料層、第二硫族化合物層，窄禁帶半導體材料層覆蓋第一硫族化合物層上表面的局部，第一硫族化合物層的上表面和第二硫族化合物層的上表面各設置有電極；

所述窄禁帶半導體材料層的材料包含Pb_1-xSn_xSe或Pb_1-xSn_xTe，其中0≤x≤1；

所述第一硫族化合物層的材料包含Mo_1-yW_ySe₂，其中0≤y≤1；

所述第二硫族化合物層的材料包含Hf_zZr_1-zSe₂，其中0≤z≤1。

所述窄禁帶半導體材料層的厚度為30納米～300納米,

所述第一硫族化合物層的厚度為1.3納米～13納米,

所述第二硫族化合物層的厚度為1.3納米～13納米。

本發明中，以“～”符號表示的范圍包含端點數值。

所述單晶基片的材質為硅單晶、覆蓋有二氧化硅層的硅單晶、硒化鎘單晶或銻化鎵單晶。

本發明的雙異質結光敏二極管的制備方法包括下述步驟：

1)清洗單晶基片；

2)在單晶基片上順序逐層設置第一硫族化合物層、窄禁帶半導體層和第二硫族化合物層；