单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器，由下至上依次包括AlN模板、AlGaN/AlN超晶格层、AlGaN过渡层、n型AlGaN层、导电氧化物纳米天线及金属叉指电极；所述金属叉指电极包括交叉设置的第一叉指电极及第二叉指电极；所述导电氧化物纳米天线设置于所述第一叉指电极的内部。本发明专利技术在不影响日盲紫外光探测的基础上，具有近红外光电转换效率高，灵敏度高的特点，而且器件结构简单，探测波长可调谐性好。本发明专利技术同时还提供了一种具有上述有益效果的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器的制作方法。

【技术实现步骤摘要】
单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器及其制作方法
本专利技术涉及半导体光电探测器
，特别是涉及一种单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器及其制作方法。
技术介绍
信息化高度发达的当今时代，作为信息获取重要支柱的紫外、红外光电探测材料与器件在国民经济建设、国防建设，以及人们的日常生活各个领域都发挥着重要作用。红外探测具有环境适应性好、隐蔽性好、伪装识别能力强，紫外探测尤其是日盲紫外探测具有抗干扰能力强、保密性好。而随着应用场景的不断扩展，人们渐渐开始寻找一种同时能探测日盲紫外及近红外光的器件。目前，随着新材料新技术的不断发展，产生了一些实现单片集成的紫外/红外双色光电探测的解决方案，但各有利弊，大至上可分为三种，其一，通过键合技术将紫外和红外两种光电探测材料进行混合集成，避免了不同光敏材料外延生长的兼容性问题，但存在紫外/红外光电流“Crosstalk”和红外光信号穿透紫外探测材料时发生晶格散射而被削弱导致红外光谱响应弱等问题；第二，通过基于AlGaN基低维结构材料(量子阱、超晶格)红外探测与AlGaN基紫外探测一体的紫外/红外双色探测技术，利用AlGaN基材料的带间跃迁和低维结构材料子带间跃迁分别实现紫外和红外双色探测，获得单一材料体系的紫外/红外双色探测，解决了紫外/红外探测材料外延生长兼容性问题，但存在红外光吸收效率低，常温下红外光谱响应弱等问题；第三，通过宽带隙半导体材料与窄带隙二维材料混合集成，利用二维材料体系(石墨烯、黑磷等)能带结构覆盖了没有带隙的金属态，带隙可调谐的半导体态，到宽带隙的半绝缘和绝缘态，光学吸收范围涵盖了紫外到红外及至太赫兹波段的特性，但该方案得到的器件的性能与二维材料的特性、堆积方式、能带结构息息相关，就目前广泛使用的范德华异质结构而言，双色探测性能此消彼长，不能在双色端均得到较好的感应灵敏度。综上所述，如何在单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器的双色端均得到较高的响应度及较好的灵敏度，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器及其制作方法，以解决现有技术中日盲紫外及近红外双色光电探测器对不能在双色端均得到较高灵敏度的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器，由下至上依次包括AlN模板、AlGaN/AlN超晶格层、AlGaN过渡层、n型AlGaN层、导电氧化物纳米天线及金属叉指电极；所述金属叉指电极包括交叉设置的第一叉指电极及第二叉指电极；所述导电氧化物纳米天线设置于所述第一叉指电极的内部。可选地，在所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器中，所述单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器还包括梯度掺杂n型AlGaN层；所述梯度掺杂n型AlGaN层设置于所述第一叉指电极及所述n型AlGaN层之间；所述梯度掺杂n型AlGaN层的掺杂浓度从所述梯度掺杂n型AlGaN层内部向表面递减。可选地，在所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器中，所述梯度掺杂n型AlGaN层为硅掺杂的AlGaN层。可选地，在所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器中，所述导电氧化物纳米天线为一维铝掺氧化锌纳米天线或一维锡掺杂氧化铟纳米天线或一维镓掺氧化锌纳米天线。可选地，在所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器中，所述AlN模板由下至上依次包括低温AlN成核层、中温AlN过渡层及高温AlN外延层。一种单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器的制作方法，包括：在AlN模板上由下至上依次设置AlGaN/AlN超晶格层、AlGaN过渡层及n型AlGaN层；在所述n型AlGaN层表面设置导电氧化物纳米天线；在所述n型AlGaN层表面设置一组金属叉指电极中的第一叉指电极及第二叉指电极，得到所述单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器；其中，所述导电氧化物纳米天线设置于所述第一叉指电极的内部。可选地，在所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器的制作方法中，在设置导电氧化物纳米天线之前，还包括：在所述n型AlGaN层表面设置梯度掺杂n型AlGaN层；所述梯度掺杂n型AlGaN层的掺杂浓度从所述梯度掺杂n型AlGaN层内部向表面递减相应地，在所述梯度掺杂n型AlGaN层表面设置导电氧化物纳米天线；在所述梯度掺杂n型AlGaN层表面设置一组金属叉指电极中的第一叉指电极，在所述n型AlGaN层表面设置一组金属叉指电极中的第二叉指电极。可选地，在所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器的制作方法中，在所述梯度掺杂n型AlGaN层表面设置导电氧化物纳米天线具体为：在金属盐水溶液中恒温反应，得到在所述梯度掺杂n型AlGaN层表面的螺位错处自组装生长的导电氧化物纳米天线。可选地，在所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器的制作方法中，所述恒温反应的温度范围为80摄氏度至200摄氏度，包括端点值。可选地，在所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器的制作方法中，所述第一叉指电极及所述第二叉指电极为通过电子束蒸镀及金属剥离工艺设置的电极。本专利技术所提供的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器，由下至上依次包括AlN模板、AlGaN/AlN超晶格层、AlGaN过渡层、n型AlGaN层、导电氧化物纳米天线及金属叉指电极；所述金属叉指电极包括交叉设置的第一叉指电极及第二叉指电极；所述导电氧化物纳米天线设置于所述第一叉指电极的内部。本专利技术一方面通过所述n型AlGaN层和所述金属叉指电极构成的MSM(金属-半导体-金属)结构探测器实现日盲紫外光电探测；另一方面所述导电氧化物纳米天线与近红外光相互作用激发的等离激元在非辐射衰变过程中会产生热电子，所述热电子跃过所述导电氧化物纳米天线与所述n型AlGaN层形成的势垒高度形成光电流，实现近红外光的探测，在不影响日盲紫外光探测的基础上，具有近红外光电转换效率高，灵敏度高的特点，而且器件结构简单，可通过调节AlGaN基材料的Al组分，实现紫外光谱响应波段的调节，同时可通过调节掺杂半导体纳米材料的几何参数、掺杂浓度来调节红外波段共振吸收诱导热电子发射，形成特定波长的红外光电探测，探测波长可调谐性好。本专利技术同时还提供了一种具有上述有益效果的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器的制作方法。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本专利技术提供的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器的另一种具体实施方式的结构示意图；图3为本专利技术提供的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器，其特征在于，由下至上依次包括AlN模板、AlGaN/AlN超晶格层、AlGaN过渡层、n型AlGaN层、导电氧化物纳米天线及金属叉指电极；/n所述金属叉指电极包括交叉设置的第一叉指电极及第二叉指电极；/n所述导电氧化物纳米天线设置于所述第一叉指电极的内部。/n

【技术特征摘要】
1.一种单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器，其特征在于，由下至上依次包括AlN模板、AlGaN/AlN超晶格层、AlGaN过渡层、n型AlGaN层、导电氧化物纳米天线及金属叉指电极；
所述金属叉指电极包括交叉设置的第一叉指电极及第二叉指电极；
所述导电氧化物纳米天线设置于所述第一叉指电极的内部。


2.如权利要求1所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器，其特征在于，所述单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器还包括梯度掺杂n型AlGaN层；
所述梯度掺杂n型AlGaN层设置于所述第一叉指电极及所述n型AlGaN层之间；
所述梯度掺杂n型AlGaN层的掺杂浓度从所述梯度掺杂n型AlGaN层内部向表面递减。


3.如权利要求2所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器，其特征在于，所述梯度掺杂n型AlGaN层为硅掺杂的AlGaN层。


4.如权利要求1所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器，其特征在于，所述导电氧化物纳米天线为一维铝掺氧化锌纳米天线或一维锡掺杂氧化铟纳米天线或一维镓掺氧化锌纳米天线。


5.如权利要求1所述的单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器，其特征在于，所述AlN模板由下至上依次包括低温AlN成核层、中温AlN过渡层及高温AlN外延层。


6.一种单片集成日盲紫外及近红外双色光电探测器的制作方法，其特征在于，包括：
在AlN模板上由下至上依次设置AlGaN/AlN超晶格层、AlGaN过渡层及n型AlGaN层；

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一仁，宋航，张志伟，蒋红，缪国庆，李志明，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22