[發明專利]一種無應力層的二類超晶格紅外探測器及制備方法

在審

• 申請號: 202210582015.8
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114664960A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 張國禎;陳意橋;于天
• 申請（專利權）人: 蘇州焜原光電有限公司
• 主分類號: H01L31/0304
• 分類號: H01L31/0304;H01L31/0352;H01L31/105;H01L31/18
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 朱振德

1.一種無應力層的二類超晶格紅外探測器，其特征在于：包括依次設置的P型電極、電子勢壘層、吸收層、空穴勢壘層和N型電極；

其中，所述吸收層采用InAsSb/GaSb超晶格，所述空穴勢壘層采用InAsSb/AlAsSb超晶格。

2.如權利要求1所述的一種無應力層的二類超晶格紅外探測器，其特征在于：所述吸收層的厚度為500-10000nm；所述空穴勢壘層的厚度為100-500nm，所述空穴勢壘層中的AlAsSb厚度為0.5-5nm；所述空穴勢壘層中的InAsSb厚度等于或大于所述吸收層中的InAsSb厚度2-10A。

3.如權利要求1所述的一種無應力層的二類超晶格紅外探測器，其特征在于：所述P型電極和所述N型電極均采用InAsSb/GaSb超晶格。

4.如權利要求1所述的一種無應力層的二類超晶格紅外探測器，其特征在于：所述電子勢壘層采用Al_xGa_1-xAs_ySb_1-y，其中，x為Al的組分，y為As的組分，x、y滿足：

。

5.如權利要求4所述的一種無應力層的二類超晶格紅外探測器，其特征在于：所述吸收層和所述空穴勢壘層中的InAsSb中Sb的組分為0.09；所述空穴勢壘層具有的AlAsSb中As組分為0.08；所述電子勢壘層中Al組分x為0.22。

6.如權利要求1-5中任一項所述的一種無應力層的二類超晶格紅外探測器，其特征在于：所述P型電極的厚度為50-1000nm；所述電子勢壘層的厚度為100-500nm；所述N型電極的厚度為500-1000nm。

7.一種無應力層的二類超晶格紅外探測器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、提供GaSb襯底；

S2、設置第一溫度，在第一溫度下對GaSb襯底脫氧；

S3、設置第二溫度，在GaSb襯底上生長P型GaSb緩沖層，其中，第二溫度低于第一溫度；

S4、在所述P型GaSb緩沖層上結合p型摻雜劑生長P型電極，其中，所述P型電極的原胞結構為InAsSb_0.09/GaSb；

S5、在P型電極上生長電子勢壘層；

S6、設置第三溫度，在電子勢壘層上生長InAsSb/GaSb超晶格形成吸收層，其中，第三溫度低于第二溫度；

S7、在吸收層上生長InAsSb/AlAsSb超晶格形成空穴勢壘層；

S8、在空穴勢壘層上結合n型摻雜劑生長N型電極，獲得二類超晶格紅外探測器，其中，所述N型電極的原胞結構為InAsSb_0.09/GaSb。

8.如權利要求7所述的一種無應力層的二類超晶格紅外探測器的制備方法，其特征在于：所述第一溫度為500-700℃，所述第二溫度低于所述第一溫度10-80℃；所述第三溫度低于所述第一溫度40-150℃，且所述第三溫度低于所述第二溫度。

9.如權利要求7所述的一種無應力層的二類超晶格紅外探測器的制備方法，其特征在于：所述p型摻雜劑為Be，n型摻雜劑為Si或Te；所述p型摻雜劑濃度為3E+17-1E+19/cm³，所述n型摻雜劑濃度為3E+17-1E+19/cm³；所述吸收層為非摻雜生長或輕摻p型摻雜劑生長，所述吸收層的p型摻雜劑濃度小于等于2E+16/cm³。

10.如權利要求7-9中任一項所述的一種無應力層的二類超晶格紅外探測器的制備方法，其特征在于：所述二類超晶格紅外探測器通過改變吸收層中InAsSb的厚度調節其截止波長；通過改變空穴勢壘層中InAsSb厚度調節導帶位置使空穴勢壘層的導帶的高度小于等于吸收層；通過改變AlAsSb的厚度調節空穴勢壘層的空穴勢壘高度。