红外探测器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种红外探测器及其制备方法，该红外探测器包括依次生长在InP衬底上的第一接触层、倍增层、电荷层、第一吸收层、第二接触层、第三接触层、第二吸收层和第四接触层。第一接触层为p+InP；倍增层为不掺杂InP；电荷层为n型InP；第一吸收层为不掺杂In

【技术实现步骤摘要】
红外探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体光电子材料与器件领域，特别涉及一种红外探测器。

技术介绍

[0002]红外探测器分为主动式红外探测器和被动式红外探测器，主动式红外探测器通过向探测目标发射红外线进行探测，而被动式红外探测器则是把探测目标发出的红外线放大转化为可见光。主动式依靠反射光，其作用距离较近；而被动式可探测的距离较远。
[0003]近红外波段1064nm(Nanometer，纳米)、1550nm等波长的激光器功率、重频等性能都要优于中红外、远红外等波段，所以激光主动探测一般采用近红外波段。雪崩光电二极管APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)作为一种具有内部增益的探测器，可以进行单光子量级的高灵敏探测。结合高重频脉冲激光发射可以开展激光主动探测，对目标的距离信息进行探测，从而实现对目标的三维探测。在自动驾驶、目标三维探测等方面具有重要的应用。硅雪崩探测器对1064nm信号的探测效率较低，对1550nm信号不能实现探测；而InGaAs雪崩探测器对上述信号的探测效率都较高，典型的单一近红外InGaAs雪崩探测器的结构如图1所示。
[0004]中红外波段包含了众多探测目标的温度特性，所以是目前被动红外成像所采用的优选波段，在温度筛查、工业检测、环境监测方面有着广发的应用。常见的中红外波段被动探测器包括二类超晶格探测器、带间跃迁探测器等。典型的单一中红外InAs/InGaAs量子点探测器结构如图2所示。
[0005]在一些探测场景中需要同时包括中红外波段的被动式成像和近红外波段的激光主动成像来实现对目标的准确探测。中红外波段的被动成像和近红外波段的激光主动成像一般采用两类不同的探测器，在探测系统中也需要不同的光学、结构部件实现对应的功能，这使得同时包括中红外被动成像和近红外激光主动成像的探测系统的复杂度很高，在很多场合的应用有所限制。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中中红外波段主动式探测器和近红外波段被动式探测器在同一应用场景中同时使用导致的结构过于复杂的缺陷，提供一种红外探测器。
[0007]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0008]本专利技术提供了一种红外探测器，所述红外探测器包括依次生长在InP衬底上的第一接触层、倍增层、电荷层、第一吸收层、第二接触层、第三接触层、第二吸收层和第四接触层；
[0009]所述第一接触层为p+InP；所述倍增层为不掺杂InP；所述电荷层为n型InP；所述第一吸收层为不掺杂In
0.53
Ga
0.47
As；所述第二接触层为n+InP；所述第三接触层为n+In
0.53
Ga
0.47
As；所述第二吸收层包括势垒层和n型InAs量子点层；所述势垒层为不掺杂
In
0.53
Ga
0.47
As；所述第四接触层为n+In
0.53
Ga
0.47
As。
[0010]较佳地，所述势垒层和所述n型InAs量子点层交替排列，所述第二吸收层内的最上层和最下层均为所述势垒层；所述n型InAs量子点层的数量为30
‑
100层；
[0011]和/或，
[0012]所述InAs量子点层的厚度为3
‑
5原子层；
[0013]和/或，
[0014]所述InAs量子点层的浓度范围为1
×
10
17
‑5×
10
17
cm
‑3；
[0015]和/或，
[0016]所述InAs量子点层的厚度范围为20
‑
50nm。
[0017]较佳地，所述第一接触层的浓度范围为1
×
10
18
‑5×
10
18
cm
‑3；
[0018]和/或，
[0019]所述电荷层的浓度范围为1
×
10
17
‑3×
10
17
cm
‑3；
[0020]和/或，
[0021]所述第二接触层的浓度范围为5
×
10
17
‑2×
10
18
cm
‑3；
[0022]和/或，
[0023]所述第三接触层的浓度范围为5
×
10
17
‑2×
10
18
cm
‑3；
[0024]和/或，
[0025]所述第四接触层的浓度范围为5
×
10
17
‑2×
10
18
cm
‑3。
[0026]较佳地，所述第一接触层的厚度范围为300
‑
800nm，
[0027]和/或，
[0028]所述倍增层的厚度范围为1
‑
2μm，
[0029]和/或，
[0030]所述电荷层的厚度范围为100
‑
300nm，
[0031]和/或，
[0032]所述第一吸收层的厚度范围为1
‑
2μm，
[0033]和/或，
[0034]所述第二接触层的厚度范围为200
‑
500nm，
[0035]和/或，
[0036]所述第三接触层的厚度范围为200
‑
500nm，
[0037]和/或，
[0038]所述第四接触层的厚度范围为300
‑
800nm。
[0039]较佳地，所述第一接触层上设有p型接触电极；所述第三接触层和所述第四接触层上均设有n型接触电极。
[0040]本专利技术还提供了一种红外探测器的制备方法，所述制备方法包括步骤：
[0041]在InP衬底上依次生长第一接触层、倍增层、电荷层、第一吸收层、第二接触层、第三接触层、第二吸收层和第四接触层；
[0042]所述第一接触层为p+InP；所述倍增层为不掺杂InP；所述电荷层为n型InP；所述第一吸收层为不掺杂In
0.53
Ga
0.47
As；所述第二接触层为n+InP；所述第三接触层为n+In
0.53
Ga
0.47
As；所述第二吸收层包括至少一个势垒层和n型InAs量子点层；所述势垒层为不
掺杂In
0.53
Ga
0.47
As；所述第四接触层为n+In
0.53
Ga
0.47
As。
[0043]较佳地，所述势垒层和所述n型InAs量子点层交替排列，所述第二吸收层和所述第三接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外探测器，其特征在于，所述红外探测器包括依次生长在InP衬底上的第一接触层、倍增层、电荷层、第一吸收层、第二接触层、第三接触层、第二吸收层和第四接触层；所述第一接触层为p+InP；所述倍增层为不掺杂InP；所述电荷层为n型InP；所述第一吸收层为不掺杂In
0.53
Ga
0.47
As；所述第二接触层为n+InP；所述第三接触层为n+In
0.53
Ga
0.47
As；所述第二吸收层包括势垒层和n型InAs量子点层；所述势垒层为不掺杂In
0.53
Ga
0.47
As；所述第四接触层为n+In
0.53
Ga
0.47
As。2.如权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述势垒层和所述n型InAs量子点层交替排列，所述第二吸收层内的最上层和最下层均为所述势垒层；所述n型InAs量子点层的数量为30
‑
100层；和/或，所述InAs量子点层的厚度为3
‑
5原子层；和/或，所述InAs量子点层的浓度范围为1
×
10
17
‑5×
10
17
cm
‑3；和/或，所述InAs量子点层的厚度范围为20
‑
50nm。3.如权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述第一接触层的浓度范围为1
×
10
18
‑5×
10
18
cm
‑3；和/或，所述电荷层的浓度范围为1
×
10
17
‑3×
10
17
cm
‑3；和/或，所述第二接触层的浓度范围为5
×
10
17
‑2×
10
18
cm
‑3；和/或，所述第三接触层的浓度范围为5
×
10
17
‑2×
10
18
cm
‑3；和/或，所述第四接触层的浓度范围为5
×
10
17
‑2×
10
18
cm
‑3。4.如权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述第一接触层的厚度范围为300
‑
800nm，和/或，所述倍增层的厚度范围为1
‑
2μm，和/或，所述电荷层的厚度范围为100
‑
300nm，和/或，所述第一吸收层的厚度范围为1
‑
2μm，和/或，所述第二接触层的厚度范围为200
‑
500nm，和/或，所述第三接触层的厚度范围为200
‑
500nm，和/或，所述第四接触层的厚度范围为300
‑
800nm。
5.如权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述第一接触层上设有p型接触电极；所述第三接触层和所述第四接触层上均设有n型接触电极。6.一种红外探测器的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾溢，孙夺，刘大福，李雪，
申请(专利权)人：无锡中科德芯光电感知技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：