The invention provides an infrared femtosecond laser ablation based on enhanced Si PIN detector and a preparation method thereof, including silicon detector intrinsic substrate, femtosecond laser ablation micro structure layer, infrared enhancement of amorphous silicon thin film, ruthenium alloy electrode, P type, P+ type region, region ring electrodes, femtosecond laser ablation micro structure for micro array, the invention is transmitted through the space charge region without multiple reflection light absorption, increase the light propagation distance and photon capture ratio, increase the absorption and utilization of light, the excitation light carrier more, improve the detector response, by controlling the ruthenium content to obtain the optical narrow band gap. Narrow the band gap of silicon materials, near infrared light to capture the lower energy, longer wavelength, so it can be added to the near infrared absorption spectrum, detection range extension of photoelectric detector .
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电探测器
,涉及到光电探测器结构,具体涉及一种基于飞秒激光烧蚀红外增强Si-PIN探测器及其制备方法。
技术介绍
光电探测器作为光纤通讯系统、红外成像系统、激光警告系统和激光测距系统等的重要组成部分,在民用和军用方面都得到了广泛的应用。目前广泛使用的光电探测器主要有探测400nm~1100nm波长的硅光电探测器和探测大于1100nm波长的InGaAs近红外光电探测器。其中Si-PIN光电探测器具有响应速度快、灵敏度高的特点,而且其原材料Si资源丰富、成本低、易于大规模集成、相关技术成熟,因此硅基探测器被广泛使用。但是由于Si的折射率比较大,入射光在其表面反射损失大,达到30%以上,并且其禁带宽度较大(1.12eV),对大于1100nm的光无法吸收,也就是探测不到大于1100nm波长的光信号,此时一般用InGaAs光电探测器替代。但是InGaAs材料非常昂贵、热机械性能较差、晶体质量较差并且不易与现有的硅微电子工艺兼容,存在诸多缺点。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供一种基于飞秒激光烧蚀红外增强Si-PIN探测器及其制备方法。为实现上述专利技术目的,本专利技术技术方案如下:一种基于飞秒激光烧蚀红外增强Si-PIN探测器,包括硅本征衬底、位于硅本征衬底下方的飞秒激光烧蚀微结构层、位于飞秒激光烧蚀微结构层下方的红外增强非晶硅钌合金薄膜、位于红外增强非晶硅钌合金薄膜下方的下电极、位于硅本征衬底上方中间区域的P型区、位于硅本征衬底上方P型区四周的环形P+型区、位于P型区上表面的上电极,所述飞秒激光烧蚀微结构层为微 ...
【技术保护点】
一种基于飞秒激光烧蚀红外增强Si‑PIN探测器,其特征在于:包括硅本征衬底、位于硅本征衬底下方的飞秒激光烧蚀微结构层、位于飞秒激光烧蚀微结构层下方的红外增强非晶硅钌合金薄膜、位于红外增强非晶硅钌合金薄膜下方的下电极、位于硅本征衬底上方中间区域的P型区、位于硅本征衬底上方P型区四周的环形P+型区、位于P型区上表面的上电极,所述飞秒激光烧蚀微结构层为微米尖锥阵列,探测器光敏面为P型区的上表面。
【技术特征摘要】
1.一种基于飞秒激光烧蚀红外增强Si-PIN探测器,其特征在于:包括硅本征衬底、位于硅本征衬底下方的飞秒激光烧蚀微结构层、位于飞秒激光烧蚀微结构层下方的红外增强非晶硅钌合金薄膜、位于红外增强非晶硅钌合金薄膜下方的下电极、位于硅本征衬底上方中间区域的P型区、位于硅本征衬底上方P型区四周的环形P+型区、位于P型区上表面的上电极,所述飞秒激光烧蚀微结构层为微米尖锥阵列,探测器光敏面为P型区的上表面。2.根据权利要求1所述的基于飞秒激光烧蚀红外增强Si-PIN探测器,其特征在于:每个尖锥底面为直径0.5μm~2μm的圆,尖锥高度为2μm~3μm。3.根据权利要求1所述的基于飞秒激光烧蚀红外增强Si-PIN探测器,其特征在于:飞秒激光烧蚀微结构层是先对减薄后的单晶硅表面在氮气保护下,采用飞秒激光烧蚀方法得到的微米量级的尖锥阵列结构;再对具有飞秒激光烧蚀微结构层的衬底背面进行磷重扩散或离子注入掺杂形成N+区,掺杂浓度范围为3×1015ion/cm3~1×1017ion/cm3,结深为1μm~3μm。4.根据权利要求1所述的基于飞秒激光烧蚀红外增强Si-PIN探测器,其特征在于:所述的红外增强非晶硅钌合金薄膜采用射频磁控共溅射方法制备。5.根据权利要求1所述的基于飞秒激光烧蚀红外增强Si-PIN探测器,其特征在于:红外增强非晶硅钌合金薄膜的光学带隙范围为0.5eV~1.5eV。6.根据权利要求1所述的基于飞秒激光烧蚀红外增强Si-PIN探测器,其特征在于:所述的红外增强非晶硅钌合金薄膜的厚度为50nm~150nm。7.根据权利要求1所述的基于飞秒激光烧蚀...
【专利技术属性】
技术研发人员:李伟,郭国辉,宋钦剑,钟豪,侯伟,蒋亚东,
申请(专利权)人:电子科技大学,
类型:发明
国别省市:四川;51
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。