[發明專利]一種深紫外多波長MSM窄帶光電探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 202011085614.6
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112186052A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 高娜;陳俊鑫;黃長峰;朱啟芬;黃凱;康俊勇
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/108;H01L31/18
• 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;楊鍇

本發明涉及一種高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器及其制備方法。所述的光電探測器包括襯底、緩沖層、至少兩組超短周期超晶格層、金屬叉指電極，每組超短周期超晶格層的分子層數不同；超短周期超晶格層的上表面沉積金屬納米顆粒陣列；不同的超短周期超晶格層對應沉積不同尺寸、形狀及周期的金屬納米顆粒陣列；金屬叉指電極設置在超短周期超晶格層上表面，形成肖特基接觸。本發明通過將多組不同尺寸、形狀及周期的金屬納米顆粒陣列設置在超短周期超晶格層上，能夠針對超短周期超晶格層的特定窄帶光吸收進行有效地局域表面等離激元增強，進一步提高對深紫外光的吸收效率，最終改善多波長MSM窄帶探測器的響應度和外量子效率。

技術領域

本發明涉及半導體光電子器件技術領域，更具體地說，涉及一種高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器，以及一種高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器的制備方法。

背景技術

隨著紫外探測技術在軍事、醫療、環境等領域的廣泛應用，半導體深紫外光電探測器逐漸向著微型化、集成化、多樣化的方向發展，因此對深紫外探測材料質量、器件結構及性能指標等提出了更高的要求。

為了獲取更豐富、更精確的探測信息，窄帶寬、多波長集成的光電探測器制備已是發展所趨。現有技術中，中國發明專利申請201820553183.3提出了一種應力調控紫外多波長MSM光電探測器，利用外延于同一襯底上的兩組或多組完全應變超短周期超晶格結構完成紫外雙波長甚至多波長的窄帶寬探測。

然而，上述發明所述的探測器響應度和外量子效率仍不夠高，特別是對于距離表面較遠的超短周期超晶格而言，光吸收效率低下，導致光生載流子很難被金屬電極所收集。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器及其制備方法，通過有效利用局域表面等離激元效應實現針對不同探測波長的光吸收增強，其中特定吸收波長對應于特定尺寸的金屬納米顆粒陣列，最終提高窄帶寬、多波長深紫外MSM光電探測器的響應度和外量子效率。

本發明的技術方案如下：

一種高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器，從下至上依次包括襯底、緩沖層、至少兩組超短周期超晶格層、金屬叉指電極，每組超短周期超晶格層的分子層數不同；超短周期超晶格層的上表面沉積金屬納米顆粒陣列；不同的超短周期超晶格層對應沉積不同尺寸、形狀及周期的金屬納米顆粒陣列；金屬叉指電極設置在超短周期超晶格層上表面，形成肖特基接觸。

作為優選，超短周期超晶格層依次疊加生長于襯底上，從下至上的超短周期超晶格層，對應吸收光子能量從低至高。

作為優選，當在上的超短周期超晶格層完全覆蓋在下的超短周期超晶格層時，金屬納米顆粒陣列沉積于最上層的超短周期超晶格層的上表面，金屬納米顆粒陣列包括多種不同的金屬納米顆粒，多種金屬納米顆粒錯落設置；最上層的超短周期超晶格層的上表面設置金屬叉指電極，金屬叉指電極為所有超短周期超晶格層的共用電極；

當在上的超短周期超晶格層不完全覆蓋在下的超短周期超晶格層時，不同金屬納米顆粒組成的金屬納米顆粒陣列分別沉積于對應的超短周期超晶格層形成裸露的上表面，超短周期超晶格層形成裸露的上表面對應設置有金屬叉指電極。

作為優選，當最上層的超短周期超晶格層的上表面設置金屬叉指電極，最上層的超短周期超晶格層的生長周期為20～50個；

當金屬叉指電極分別設置于超短周期超晶格層形成裸露的上表面，最上層的短周期超晶格層的生長周期為20～200個。

作為優選，金屬納米顆粒陣列的金屬納米顆粒為銠顆粒或鋁顆粒中的任意一種或兩種組合。