[發(fā)明專利]硒化鉍/碲化鉍超晶格紅外雙波段探測(cè)器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110579522.1
• 申請(qǐng)日: 2021-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN113299778B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王東博;趙晨晨;王金忠;矯淑杰;曾值;劉雅欣;劉東昊;劉洋洋;張雨琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/032
• 分類號(hào): H01L31/032;H01L31/102;H01L31/18;C23C14/18;C23C14/35;C23C16/30;C23C28/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

本發(fā)明公開了一種硒化鉍/碲化鉍超晶格紅外雙波段探測(cè)器及其制備方法，所述探測(cè)器包括藍(lán)寶石襯底、Bi₂Se₃層、Bi₂Te₃層和金電極，藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)Bi₂Se₃層，Bi₂Se₃層上生長(zhǎng)Bi₂Te₃層，Bi₂Se₃與Bi₂Te₃之間形成Bi₂Se₃/Bi₂Te₃異質(zhì)結(jié)，金電極設(shè)置在Bi₂Se₃層和Bi₂Te₃層上，制備步驟如下：一、在藍(lán)寶石襯底上利用CVD技術(shù)生長(zhǎng)Bi₂Te₃層；二、在生長(zhǎng)的Bi₂Se₃層上利用CVD技術(shù)生長(zhǎng)Bi₂Te₃層；三、利用磁控濺射技術(shù)在Bi₂Se₃層和Bi₂Te₃層表面沉積Au電極。本發(fā)明在藍(lán)寶石襯底上利用CVD技術(shù)制備了Bi₂Se₃/Bi₂Te₃超晶格短波紅外雙波段超晶格，超晶格的紅外發(fā)光峰分別在2.75μm和3.5μm，實(shí)現(xiàn)了紅外雙色探測(cè)材料結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紅外成像探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種紅外雙波段探測(cè)器及其制備方法，具體涉及一種基于硒化鉍（Bi₂Se₃）/碲化鉍（Bi₂Te₃）超晶格紅外雙波段探測(cè)器及其制備方法。

背景技術(shù)

紅外成像探測(cè)技術(shù)是圖像監(jiān)控家族中的重要成員，由紅外探測(cè)成像的機(jī)理可知，任何溫度高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)由內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)不停向外界發(fā)射紅外輻射，紅外成像正是通過目標(biāo)和背景的溫差來成像。紅外探測(cè)器把接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，是紅外技術(shù)的核心。紅外探測(cè)器按探測(cè)波長(zhǎng)可分為短波紅外（NIR， 3 μm）、中波紅外（MIR，3 ~5 μm）、長(zhǎng)波紅外（LWIR，8 ~5 μm）和甚長(zhǎng)波紅外（VLWIR，14 ~30 μm）。其中短波紅外具有良好的穿透性能，可以有效的應(yīng)用在煙、雨、霧等復(fù)雜背景下成像探測(cè)。

能實(shí)現(xiàn)短波紅外探測(cè)的材料主要包括HgCdTe （MCT）、紅外量子阱（QWIP）和銻化物II型超晶格（InAs/Ga(In)Sb）等。

雖然經(jīng)過多年的努力，基于碲鎘汞（MCT）材料和III-V族量子阱材料的紅外探測(cè)器和紅外焦平面器件在長(zhǎng)波紅外波段的性能有了很大改善。但是，受材料本身和器件物理機(jī)制的限制，到目前為止，仍然存在一些難以克服的問題。

碲鎘汞、量子阱、超晶格等材料均由分子束外延技術(shù)制備，制備工藝復(fù)雜，成本高。

此外，由于受限于晶格失配等問題，利用分子束外延技術(shù)制備紅外短波雙色探測(cè)材料，材料中會(huì)產(chǎn)生大量失配位錯(cuò)，失配位錯(cuò)是非輻射復(fù)合中心，會(huì)將光生載流子復(fù)合，影響了雙色紅外器件性能。