[發明專利]具有反射層的銦鎵砷光電探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 201910572210.0
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN112234116A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 吳作貴;朱忻;托馬斯·蓋德
• 申請（專利權）人: 張家港恩達通訊科技有限公司
• 主分類號: H01L31/105
• 分類號: H01L31/105;H01L31/0232;H01L31/18
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 陳小玲

本發明涉及光電子設備技術領域，具體涉及一種具有反射層的銦鎵砷光電探測器及其制備方法，旨在解決現有技術中光電探測器的材料厚度大、光生載流子的自由程高、器件的量子效率和工作效率低，其技術要點在于包括通過MOCVD制得的外延結構，所述外延結構包括依次設置的InP襯底、InP緩沖層、GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射層、InGaAs吸收層，InP窗口層；其中，所述GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射層用以反射入射波段的光子。本發明在銦鎵砷光電探測器中增加了GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射層，使更多穿透吸收層的光子反射回來重新吸收，可以在較薄吸收層的情況下，獲得較強的光吸收，減少光生載流子的自由程，提高器件的量子效率和工作速度，降低器件暗電流。

技術領域

本發明涉及光電子設備技術領域，具體涉及一種具有反射層的銦鎵砷光電探測器及其制備方法。

背景技術

目前，光電探測器廣泛應用于武器瞄準、目標識別跟蹤、精確武器制導、飛行器和艦船夜視、停車場和飛機場的夜間監視、產業測溫等軍事和民用領域。其中，銦鎵砷光電探測器適應在低壓下工作，響應度高、信噪比好、使用方便，是國內外光通訊中最常用的光電探測器。

通常，銦鎵砷光電探測器采用p－i－n結構，如圖1包括InP襯底11，InP緩沖層12，InGaAs本征吸收層13，InP窗口層14。所述光電探測器工作時，入射光信號在InGaAs吸收層中被吸收，產生了光生載流子。光生載流子在電場的作用下，漂移穿透勢壘并被電場吸收，在外電路中產生了電信號，從而實現了光電轉換。光電探測器的性能主要是由吸收層決定，吸收層的材料厚度則是待優化的關鍵參數。為了充分吸收入射的光子，吸收層的材料厚度偏厚，則造成了光生載流子的自由程加大，嚴重降低了探測器的量子效率和工作速度。若是減少吸收層的材料厚度，則增加了襯底對光的吸收，增大了工作溫度，降低了探測器的可靠性。

有鑒于此，本發明人利用在光電探測器材料中生長布拉格反射層(DBR)，藉以通過對入射波長的光具有共振作用的光學共振腔，選定波長的光可以在腔中得到有效增強。應用光強增強作用，可以在較薄吸收層的情況下，獲得較強的光吸收，減少光生載流子的自由程，提高器件的量子效率和工作速度，降低器件暗電流，本案由此產生。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中光電探測器的材料厚度大、光生載流子的自由程高、器件的量子效率和工作效率低的缺陷，從而提供一種具有反射層的銦鎵砷光電探測器及其制備方法。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種具有反射層的銦鎵砷光電探測器，包括通過MOCVD制得的外延結構，其特征在于，所述外延結構包括依次設置的InP襯底、InP緩沖層、GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射層、InGaAs吸收層，InP窗口層；其中，所述GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射層用以反射入射波段的光子。

可選地，所述GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射層的反射波長為1200－1500nm。

可選地，所述GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射層為10－20對。

可選地，所述GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射層的厚度為0.05－0.5um，其載流子濃度為1E17cm^－3－1E18cm^－3。

可選地，所述InP襯底采用N型磷化銦材料、P型磷化銦材料或者是半絕緣磷化銦材料制成。

本發明的另一目的在于提供一種具有反射層的銦鎵砷光電探測器的制備方法，包括如下步驟：

S1、InP襯底熱處理：將InP襯底放到金屬有機化學氣相沉積設備生長室內，H₂氣氛下升溫到720±20℃處理10分鐘；