[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202210088643.0
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114709282A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(xué)專利中心 11120
• 代理人: 周蜜

本發(fā)明涉及一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料、制備方法及紅外探測器，屬于紅外探測器技術(shù)領(lǐng)域。所述材料結(jié)構(gòu)為InAs襯底、n型InAsSb層和p型InAsSb層構(gòu)成的pn結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，制備難度低，n型InAsSb層厚度大，可有效抑制晶格失配。所述制備方法只需在InAs襯底上生長n型InAsSb層，再通過離子注入或擴散摻雜元素形成p型InAsSb層，即可形成pn結(jié)。所述方法簡單、可行且成本低，且制備的n型InAsSb層厚度大，可有效抑制晶格失配。所述紅外探測器，通過在所述材料的基礎(chǔ)上，制備臺面，然后生長鈍化膜及金屬電極制得，比光導(dǎo)型長波紅外探測器具有更高的探測靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料、制備方法及紅外探測器，屬于紅外探測器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

銦砷銻(InAsSb)是一種Ⅲ-Ⅴ族銻化物，由于它的共價鍵結(jié)合力較強，因此具有較好的機械強度、化學(xué)穩(wěn)定性及較長的使用壽命。此外，InAsSb的室溫俄歇復(fù)合系數(shù)低、工作溫度較高，在高溫紅外探測器的制備中有著明顯的優(yōu)勢。目前，報道的InAsSb紅外探測器有光導(dǎo)型和光伏型兩種。

現(xiàn)有技術(shù)中的光伏型InAsSb長波紅外探測器中的紅外探測器材料結(jié)構(gòu)通常為勢壘結(jié)構(gòu)，存在材料生長困難的問題，難以獲得長波紅外探測器。目前InAsSb長波紅外探測器主要是光導(dǎo)型，但是光導(dǎo)型的前InAsSb長波紅外探測器存在探測靈敏度低的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料，所述材料結(jié)構(gòu)為砷化銦(InAs)襯底、n型InAsSb層和p型InAsSb層構(gòu)成的pn結(jié)構(gòu)；所述材料結(jié)構(gòu)簡單，制備難度低，其中n型InAsSb層厚度大，可有效抑制晶格失配。

本發(fā)明的目的之二在于提供了一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料的制備方法，所述制備方法只需在InAs襯底上生長n型InAsSb層，再通過離子注入或擴散摻雜元素形成p型InAsSb層，即可形成pn結(jié)。所述方法簡單、可行且成本低，且制備的n型InAsSb層厚度大，可有效抑制晶格失配。

本發(fā)明的目的之三在于提供了一種光伏型InAsSb長波紅外探測器，通過在本發(fā)明所述的一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料的基礎(chǔ)上，制備臺面，然后生長鈍化膜及金屬電極，得到光伏型InAsSb長波紅外探測器，比光導(dǎo)型長波紅外探測器具有更高的探測靈敏度。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供以下技術(shù)方案。

一種光伏型InAsSb長波紅外探測器材料，所述材料為pn結(jié)構(gòu)，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(jié)。

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；優(yōu)選n型InAsSb層和p型InAsSb層的總厚度為250μm。

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(yīng)波長為5μm～9μm；優(yōu)選所述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。

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。

一種本發(fā)明所述的光伏型InAsSb長波紅外探測器材料的制備方法，所述方法步驟如下：