[發明專利]一種寬禁帶半導體器件及其制備方法、探測器和調制器

在審

• 申請號: 202011553364.4
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112688160A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 項曉東;顧川川;張鵬
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H01S5/026
• 分類號: H01S5/026;H01S5/04;H01S5/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明實施例公開了一種寬禁帶半導體器件及其制備方法、探測器和調制器，寬禁帶半導體器件包括：泵浦光源和寬禁帶半導體結構；泵浦光源用于出射泵浦光束；寬禁帶半導體結構位于泵浦光束的傳播路徑上，用于接收泵浦光束并基于泵浦光束產生光生載流子；其中，泵浦光束的光子能量大于或者等于寬禁帶半導體結構的能隙。本發明解決了現有技術中采用摻雜方式無法制備某些類型的寬禁帶半導體以及由于摻雜導致寬禁帶半導體材料缺陷降低應用性能的技術問題。

技術領域

本發明實施例涉及半導體器件領域，尤其涉及一種寬禁帶半導體器件及其制備方法、探測器和調制器。

背景技術

半導體材料構筑了當代電子器件的“摩天大廈”，其廣泛應用于晶體管、太陽能電池、二極管、集成電路以及量子器件等。

相比于傳統半導體(如硅和砷化鎵等)，寬禁帶半導體材料具有更寬的能隙(一般為2-4電子伏特)，這使得其在實際應用中可以承受更高的工作溫度、工作電壓和響應頻率。通常采用對寬禁帶半導體材料進行n型或p型摻雜的方式，來提高其應用性能。

然而，摻雜劑的引入常常會面臨兩個無法避免的問題：1、某些類型的半導體難以制備，如n型金剛石；2、摻雜會導致寬禁帶半導體材料缺陷降低應用性能。例如對第三代半導體材料氮化鎵(GaN)的p型有效摻雜中一直存在技術難點，其空穴濃度難以超過10¹⁸cm^-3，并且隨著鎂摻雜，空穴遷移率發生下降，從數百cm²/V·s降到幾個cm²/V·s。這兩種問題的存在往往會提高經濟本分和時間成本，以及制約著寬禁帶半導體材料性能應用，因而，亟需一種新型的調制寬禁帶半導體器件技術，從而突破以上技術瓶頸。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種寬禁帶半導體器件及制備方法、探測器和調制器，以解決現有技術中采用摻雜方式無法制備某些類型的寬禁帶半導體以及由于摻雜導致寬禁帶半導體材料缺陷降低應用性能的技術問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種寬禁帶半導體器件，包括：泵浦光源和寬禁帶半導體結構；

所述泵浦光源用于出射泵浦光束；

所述寬禁帶半導體結構位于所述泵浦光束的傳播路徑上，用于接收所述泵浦光束并基于所述泵浦光束產生光生載流子；

其中，所述泵浦光束的光子能量大于或者等于所述寬禁帶半導體結構的能隙。

可選的，所述泵浦光束的亮度可調；

所述寬禁帶半導體結構用于根據不同亮度的所述泵浦光束產生不同載流子濃度的光生載流子，所述寬禁帶半導體結構的等離子共振頻率處于微波頻段或者太赫茲頻段。

可選的，所述寬禁帶半導體器件包括多個所述寬禁帶半導體結構，多個所述寬禁帶半導體結構陣列排布；

所述寬禁帶半導體器件包括多個所述泵浦光源，多個所述泵浦光源陣列排布，且所述泵浦光源與所述寬禁帶半導體結構一一對應。

可選的，至少兩個所述泵浦光源出射的泵浦光束的亮度不同。

第二方面，本發明實施例提供了一種探測器，包括第一方面所述的寬禁帶半導體器件，還包括探測結構；

待探測光束以第一頻率入射至所述寬禁帶半導體結構，當所述待探測光束的第一頻率與所述寬禁帶半導體結構的第一等離子共振頻率相同時，所述寬禁帶半導體結構吸收待測光束，所述探測結構用于探測所述待測光束的頻率信息以及能量信息。

可選的，所述探測結構包括諧振腔或者諧振電路。

第三方面，本發明實施例提供了一種調制器，包括第一方面所述的寬禁帶半導體器件，還包括信號發生器；