[發明專利]一種具有暗電流抑制結構的銻化物超晶格甚長波紅外探測器

有效

• 申請號: 201911117680.4
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110797424B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 岳壯豪;施毅;牛智川;王國偉;徐應強;蔣洞微;常發冉;李勇
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/103
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

1.一種基于銻化物超晶格的甚長波紅外探測器，其特征在于，包括以下結構：襯底；緩沖層，外延于所述襯底之上；

中長波波段接觸層，稱為P區，外延于所述緩沖層之上；

甚長波波段吸收層，稱為區，外延于所述中長波波段接觸層P區之上；

中長波波段勢壘層，稱為M區，外延于所述甚長波波段吸收層區之上；

中長波波段接觸層，稱為N區，外延于所述中長波波段勢壘層M區之上；

蓋層，外延于所述中長波波段接觸層N區之上；

調整控制各個區域的超晶格結構，吸收層與勢壘層的摻雜方式及厚度以設計所述紅外探測器器件的能帶結構；

所述P、、M、N區為三五族銻化物半導體材料，包括InAs、GaSb、AlSb材料及其上述材料的超晶格；所述襯底為GaSb (100) 材料；

所述緩沖層為P型摻雜GaSb材料；

所述中長波波段 接觸層P區，接觸P區采用InAs或GaSb二類超晶格，采用P型重摻雜，摻雜濃度為10¹⁸ cm^-3以便于與金屬電極形成歐姆接觸；

所述甚長波波段 吸收層π 區采用InAs或GaSb超晶格，采用P型弱摻雜，摻雜濃度1 x10¹⁶ cm^-3；

所述中長波波段 勢壘層M區，采用P型摻雜；超晶格材料的勢壘M區采用超晶格材料，準確調控勢壘M區的物理厚度，厚度在40 – 550 nm區間內；勢壘M區采用分段摻雜，分為兩個區域：第一區域靠近區，采用P型摻雜與區接觸形成同型結；第二區域靠近N區，采用本征摻雜，或者弱N型摻雜，以提升導帶平順性；

所述中長波波段 接觸層N區與勢壘M區為同種超晶格結構，采用上分段摻雜結合漸變摻雜，分為兩個區域：第一區域靠近M區，采用N型漸變摻雜、摻雜濃度為1x10¹⁷ cm^-3至1x10¹⁸cm^-3；第二區域靠近頂蓋層，采用N型重摻雜，以便于金屬電極形成歐姆接觸；

所述蓋層為N型摻雜InAs蓋層；

上述探測器結構的各個超晶格區域，滿足特定的能帶條件，勢壘M區的真空導帶略低于吸收區導帶，價帶遠低于吸收區的價帶；接觸N區的真空能級與勢壘M區相匹配；接觸P區的真空導帶高于吸收區，價帶與吸收區匹配。

2.根據權利要求1所述的基于銻化物超晶格的甚長波紅外探測器，其特征在于，上述吸收區和接觸P區采用InAs / GaSb材料體系的超晶格結構，吸收區的超晶格材料的截止波長對應甚長波紅外波段，厚度為2-10微米；接觸P區的截止波長對應中長波紅外波段，厚度在1 μm以內。

3.根據權利要求1所述的基于銻化物超晶格的甚長波紅外探測器，其特征在于，上述勢壘M區和接觸N區采用InAs / GaSb / AlSb材料體系的超晶格結構，它們的截止波長對應中長波紅外波段，厚度在1 μm以內。