[發明專利]光伏型InAsSb長波紅外探測器材料、制備方法及紅外探測器

在審

• 申請號: 202210088643.0
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114709282A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 李德香;何雯瑾;鄧功榮;陳冬瓊;吳宇;楊玲;種蘇然;宋欣波;龔曉霞;袁俊;黃暉
• 申請（專利權）人: 昆明物理研究所
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0304;H01L31/103;H01L31/18
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 周蜜

1.一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料，其特征在于：所述材料從下向上依次由InAs襯底、n型InAsSb層和p型InAsSb層組成，n型InAsSb層和p型InAsSb層之間形成pn結。

2.根據權利要求1所述的一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料，其特征在于：n型InAsSb層和p型InAsSb層的總厚度為100μm～300μm，其中p型InAsSb層的厚度為0.5μm～3μm。

3.根據權利要求1或2中任一項所述的一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料，其特征在于：n型InAsSb層的材料為n型InAsSb單晶材料，載流子濃度為1×10¹⁵cm^-3～3×10¹⁶cm^-3，電子遷移率為1×10⁴cm²/Vs～8×10⁴cm²/Vs，響應波長為5μm～9μm；p型InAsSb層的材料是通過向所述n型InAsSb單晶材料中離子注入摻雜元素或擴散摻雜元素形成，所述元素為Mg、Be或Cd。

4.根據權利要求3所述的一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料的制備方法，其特征在于：n型InAsSb層和p型InAsSb層的總厚度為250μm；所述n型InAsSb單晶材料的載流子濃度為2×10¹⁶cm^-3，電子遷移率為5×10⁴cm²/Vs。

5.一種如權利要求1～4中任一項所述的光伏型InAsSb長波紅外探測器材料的制備方法，其特征在于：所述方法步驟如下：

(1)采用熔體外延技術在InAs襯底上生長出厚度為100μm～300μm的n型InAsSb單晶材料，所述n型InAsSb單晶材料的載流子濃度為1×10¹⁵cm^-3～3×10¹⁶cm^-3，電子遷移率為1×10⁴cm²/Vs～8×10⁴cm²/Vs，響應波長為5μm～9μm；

(2)向光潔、平整且無劃痕的n型InAsSb單晶材料上部表面采用離子注入摻雜元素或擴散摻雜元素形成p型InAsSb材料，得到p型InAsSb層，所述n型InAsSb單晶材料下部未摻雜元素部分形成n型InAsSb層，p型InAsSb層和n型InAsSb層之間形成pn結，制備得到一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料；

摻雜元素的深度為0.5μm～3μm；所述元素為Mg、Be或Cd；

當離子注入摻雜元素時，注入的劑量為1×10¹⁴/cm²～8×10¹⁴/cm²，注入能量為100keV～300keV；

當擴散摻雜元素時，擴散溫度為400℃～450℃，擴散時間為4h～5h。

6.根據權利要求5所述的一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料的制備方法，其特征在于：所述n型InAsSb單晶材料的厚度為250μm，載流子濃度為2×10¹⁶cm^-3，電子遷移率為5×10⁴cm²/Vs。

7.根據權利要求5或6所述的一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料的制備方法，其特征在于：當離子注入摻雜元素時，注入劑量為2×10¹⁴/cm²；

當離子注入摻雜元素時，摻雜的元素為Be；

當擴散摻雜元素時，摻雜的元素為Cd；

光潔、平整且無劃痕的n型InAsSb單晶材料上部表面通過拋光液拋光后獲得。