[其他]一種藍紫光范圍的異質結光晶體管

無效

• 申請號: 86207430
• 申請日: 1986-10-20
• 公開（公告）號: CN86207430U
• 公開（公告）日: 1987-05-20
• 發明（設計）人: 黃小康;孫寶寅;孫成誠;薛保興;張培蓉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L31/10
• 分類號: H01L31/10;G01J3/00
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 胡蘭芝

本實用新型涉及到一種異質結光晶體管，它特別適用于蘭紫光范圍的光檢測。

一般異質結光晶體管基本上由三層構成：發射區、基區和集電區。發射結為異質結，集電結可以是同質結，亦可以是異質結。入射光從發射區光敏面注入，由于發射區和基區材料本征吸收的限制，只有當入射光的光子能量小于發射區材料的能隙而大于基區材料的能隙時，才能被基區材料吸收，形成注入基區的光電流，從而得到被放大了的光生電流。這就是異質結光晶體管的光譜響應特性上的窗口效應，也正是由于窗口效應使得短波長范圍的光譜響應受到限制。對于GaAs／GaAlAs異質結光晶體管來說其光譜范圍通常在6000～9000內，這已為本領域的普通技術人員所熟知。

1982年日本沖電氣公司制出了一種具有發光、受光及放大功能的異質結光晶體管，該管的材料是GaAs／Ga0.7Al0.3As，采用液相外延方法制成。發射結為異質結、集電結為同質結，在發射區到基區之間有一組份漸變層Ga₁－xAlxAs，X從0～0.3。采用腐蝕的方法將電極處以外的發射區材料包括組份漸變層和部分基區材料腐蝕掉，使光入射到器件上時，不經過發射區材料而直接照射到基區材料上被吸收，因而在短波長方向較寬范圍內也具有一定的光響應，其光譜范圍在4000～9500（“多功能光器件的開發一具有發光、受光、電流增益三種功能”（“多機能光デバイス一單一素子光、受光、電流增幅機能”）1982年日本“電子通信學會會志”第65卷第8期第901頁。）其結構示意圖如附圖1所示。由基極①、發射極②、頂層③、發射區④、基區⑤、集電區⑥、襯底⑦和集電極⑧構成。其光譜響應特性曲線如附圖2所示。這種異質結光晶體管的優點是在短波長較寬范圍內有一定的光響應度，并且集發光、受光和電流放大三種功能于一個器件之中，便于大規模的光電集成。但它仍有不足之處：1、由于基區材料在靠近表面處對短波長范圍的入射光吸收多，因而載流子的表面復合造成短波長范圍光響應低；2、由于腐蝕要進入基區，故基區要做得較厚，因而影響了該器件的增益；3、腐蝕工藝要求嚴格，需要根據各層厚度準確掌握腐蝕的速率和腐蝕時間，因而工藝難度大。

本實用新型的目的是改進CaAs／GaAlAs異質結光晶體管的結構，以提高其在蘭紫光范圍內的光響應度，并且簡化制做工藝。

本實用新型的發射結為GaAs／GaAlAs異質結，在基區與發射區之間有一由GaAs到GaAlAs的組份漸變層，光敏面處的發射區材料全部被腐蝕掉，而保留部分以至全部組份漸變層Ga₁－xAlxAs，X為0～0.5，其厚度為200～800，光敏面處組份漸變層的X為0.3～0.5。

這一組份漸變層不宜太厚，否則會使得短波長的光生載流子不能有效地進入結區形成光生電流，從而降低其光響應度。

本實用新型的腐蝕方法是采用對發射區材料腐蝕對部分或全部組份漸變層和基區材料不腐蝕的選擇性腐蝕液進行腐蝕。

本實用新型的優點，其一是光譜響應范圍寬，蘭紫光范圍光響應度高，其響應峰值移至5500以下，在4000時仍有約為30％的相對響應度，絕對響應≥70μA／μW。其二是工藝簡單、制做方便。本實用新型可廣泛用于紡織、印刷的自動測色、醫療上的紫外輻射、化學上的色度對比、激光功率監控以及特定的光通訊等技術領域。

實施例：

蘭紫光范圍的異質結光晶體管，發射結為異質結，集電結為同質結，在基區與發射區之間的組份漸變層Ga₁－xAlxAs X是從0～0.45，其厚度為300～500，光敏面處的組份漸變層為Ga₁－xAlxAs X＝0.4。其結構示意圖如附圖3所示：光敏面處的組份漸變層⑨、發射極⑩、頂層（11）、發射區（12）、組份漸變層（13）、基區（14）、集電區（15）、襯底（16）、集電極（17）。

本實用新型的組份漸變層是采用液相外延方法自然形成的（也可采用分子束外延或金屬有機物氣相沉積方法制成）。其腐蝕工藝是首先采用氨水：雙氧水：水＝1：3：16的腐蝕液將頂層光敏面處的GaAs材料全部腐蝕掉（一般需2～3分鐘），再用氫氟酸：水＝1：1的選擇性腐蝕液（或者采用沸鹽酸）對Ga₁－xAlxAs進行腐蝕，此種腐蝕液對Ga₁－xAlxAs在X＞0.4時腐蝕性極強，而當X≤0.4時幾乎無腐蝕作用，所以采用此腐蝕液能對光敏面處的發射區材料和部分組份漸變層進行腐蝕并能自行停止于組份漸變層的X＝0.4處。

附圖4是本實施例的光譜響應特性曲線。