[實用新型]一種基于Sb化物的中短波雙色紅外探測器

有效

• 申請號: 202022474611.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN213242573U
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 馬曉樂;郭杰;郝瑞亭;艾爾肯·阿不都瓦衣提;魏國帥;孫帥輝;方水柳;李曉明;王云鵬;劉慧敏;王國偉;徐應強;牛智川
• 申請（專利權）人: 云南師范大學
• 主分類號: H01L31/105
• 分類號: H01L31/105;H01L31/032;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 廣東中億律師事務所 44277
• 代理人: 杜海江

本實用新型公開了一種基于Sb化物的中短波雙色紅外探測器，該探測器包括GaSb襯底和沉積于GaSb襯底上的外延結構，外延結構從下至上包括：Te摻雜N型GaSb緩沖層，中波紅外InAs/GaSb超晶格N型層，中波紅外InAs/GaSb超晶格非故意摻雜吸收層，中波紅外InAs/GaSb超晶格P型層，短波紅外GaSb體材料P型層，短波紅外GaSb體材料非故意摻雜吸收層，短波紅外GaSb體材料N型層，采用NIPPIN型背靠背雙二極管結構，可通過偏壓調制使不同吸收通道處于工作模式，從而實現對短波紅外和中波紅外的分別探測，具有兩個吸收通道，提高了抗干擾性和探測效果，采用兩個厚度大于等于1.5μm的吸收層可提高吸收系數從而提高量子效率和探測率，且結構簡單，制備工藝簡單，可重復性強。

技術領域

本實用新型涉及一種紅外探測器，特別是一種基于Sb化物的中短波雙色紅外探測器。

背景技術

紅外探測屬于無源探測技術，在軍用、民用領域有著極其重要的應用。其中，雙色紅外探測可獲取目標不同波段信息，提高抗干擾性能和識別能力、降低虛警率。正常情況下，絕大多數物體自身輻射的波長處于短波紅外(1-3μm)和中波紅外(3-5μm)范圍內，因而中短雙色紅外探測器在紅外預警、導彈制導、醫療成像等領域有廣泛應用。

目前，用于中波紅外吸收的材料主要有InSb、碲鎘汞(HgCdTe)、多量子阱(AlGaAs/GaAs)和II類超晶格(InAs/GaSb)。InSb的量子效率高，但其晶格常數為與最常用襯底材料晶格不匹配，不適合雙色探測器；碲鎘汞(HgCdTe)中Hg元素非常不穩定，極易揮發而造成缺陷并導致材料均勻性變差，且元素有毒、成本高；多量子阱材料由于躍遷矩陣元的選擇定導致無法吸收正入射光，量子效率低；InAs/GaSb超晶格能帶可調，電子有效質量大可抑制俄歇復合、大面積均勻性好、吸收正入射光而量子效率高。

用于短波紅外吸收的材料目前主要有InGaAs、InGaAsSb、AlGaAsSb三元或四元化合物半導體，但是它們都存在于襯底晶格不匹配的問題，組分控制難導致可重復性差和成本高昂，不利于大規模生產。GaSb半導體帶隙寬度為0.75eV，對應截止波長未1.65μm，本身可用于短波紅外的吸收和探測，與GaSb襯底和InAs/GaSb超晶格晶格完美匹配，不需要復雜的組分調控，材料穩定性高、生長溫度范圍廣，重復性強。

PMP結構紅外探測器中的M型InAs/GaSb/AlSb/GaSb超晶格理論上可降低暗電流提升量子效率，但其提升效果有限，且引入AlSb組分增加了其組分調整的復雜性并降低了可重復性，提高了其成本，綜上所述，將中波紅外InAs/GaSb超晶格和短波紅外GaSb材料結合，制備一種可重復性強、低成本、高性能的中短波雙色紅外探測器很有必要。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種一種量子效率高、載流子壽命長、生長過程無需復雜組分調整、可重復性強、成本低、利于規模化生產的基于Sb化物的中短波雙色紅外探測器。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：