长波III-V族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长波III

【技术实现步骤摘要】
长波III
‑
V族红外探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体
，特别涉及一种长波III
‑
V族红外探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]所有物体都会发射与其温度和表面特性相关的热辐射，室温物体的热辐射集中在长波红外(8
‑
14微米)波段，长波红外的光电探测器具有重要的应用需求和应用价值。常见的长波III
‑
V族红外探测器分为热敏型和光子型。热敏型长波III
‑
V族红外探测器可常温工作，对波长不敏感，虽然可满足一些对性能要求不高的常规应用，但其探测灵敏度和成像分辨率不高，响应速度也较慢，难以满足对探测性能要求较高的应用场景。
[0003]光子型长波III
‑
V族红外探测器利用光电转换原理对红外光进行探测，具有较高的探测灵敏度，也具有较高的响应速度，能够满足高性能探测的要求。探测器应用时一般需要制冷。用于制备光子型长波III
‑
V族红外探测器的材料主要有II
‑
VI族碲镉汞，通过调节材料组分可以与碲锌镉衬底晶格匹配，是目前长波III
‑
V族红外探测器的主流。但是其键能较弱，材料生长温度较低，化学稳定性不足，后续器件工艺和使用时也不能承受高温。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中II
‑
VI族碲镉汞作为制备光子型长波III
‑
V族红外探测器的材料键能较弱，材料生长温度较低，化学稳定性不足，后续器件工艺和使用时无法承受高温；以及III
‑
V族材料的InAs/GaSb II类超晶格的长波III
‑
V族红外探测器因为吸收系数较小导致量子效率较低的缺陷，提供一种长波III
‑
V族红外探测器及其制备方法。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]本专利技术提供了一种长波III
‑
V族红外探测器，所述红外探测器结构包括衬底、缓冲层、吸收层和帽层；其中，所述吸收层的材料为非故意掺杂的BInAsSbBi，所述非故意掺杂的BInAsSbBi的组分结构满足：
[0007]B
x
In1‑
x
As1‑
y
‑
z
Sb
y
Bi
z
，其中，x≥0.1，0.4≤y≤0.7，0.01≤z≤0.06。
[0008]较佳地，所述衬底、所述缓冲层、所述帽层的材料均为GaSb。
[0009]较佳地，所述衬底、所述缓冲层、所述帽层均为InAs材料。
[0010]较佳地，所述缓冲层采用P型掺杂，所述帽层采用N型高掺杂。
[0011]较佳地，所述缓冲层采用N型掺杂，所述帽层采用P型高掺杂。
[0012]较佳地，所述缓冲层掺杂的载流子浓度高于1
×
10
18
cm
‑3；
[0013]所述帽层掺杂的载流子浓度高于1
×
10
18
cm
‑3。
[0014]较佳地，所述缓冲层的厚度为0.5μm
‑
1μm。
[0015]较佳地，所述帽层的厚度为0.2μm
‑
0.6μm。
[0016]较佳地，所述吸收层的厚度为1μm
‑
3μm。
[0017]本专利技术还提供了一种长波III
‑
V族红外探测器的制备方法，其特征在于，包括步骤：
[0018]在衬底上生长缓冲层，所述缓冲层和所述衬底材料相同；
[0019]在所述缓冲层上生长吸收层；所述吸收层的材料为非故意掺杂的BInAsSbBi，所述吸收层的组分结构满足B
x
In1‑
x
As1‑
y
‑
z
Sb
y
Bi
z
，其中x≥0.1，0.4≤y≤0.7，0.01≤z≤0.06；
[0020]在所述吸收层上生长帽层；所述帽层和所述衬底的材料相同；所述帽层和所述缓冲层的掺杂类型相反；
[0021]基于所述完成材料生长的衬底制备所述长波III
‑
V族红外探测器。
[0022]本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术提供的长波III
‑
V族红外探测器及其制备方法通过在衬底上以满足适当组分要求的BInAsSbBi材料作为吸收层制备长波III
‑
V族红外探测器，获得了较好的化学稳定性，保证了耐热性的同时，具有较高的吸收系数，能够保持与衬底较小的晶格失配，从而提升了探测器性能。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的实施例的长波III
‑
V族红外探测器的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术的实施例的长波III
‑
V族红外探测器的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0025]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0026]参见图1所示，本专利技术提供了一种长波III
‑
V族红外探测器100，包括衬底101、缓冲层102、吸收层103和帽层104；其中，吸收层103的材料为非故意掺杂的BInAsSbBi，组分结构满足：B
x
In1‑
x
As1‑
y
‑
z
Sb
y
Bi
z
；
[0027]其中，x≥0.1，0.4≤y≤0.7，0.01≤z≤0.06。
[0028]III
‑
V族材料具有较好的化学稳定性，而经多次测试获得的该组份材料的吸收层103具有较高的吸收系数，可保持与衬底较小的晶格失配，实现获得较高的材料质量和探测效果。
[0029]作为较佳的实施方式，衬底101、缓冲层102、帽层104的材料均为GaSb。
[0030]作为较佳的实施方式，衬底101、缓冲层102、帽层104均为InAs材料。
[0031]作为较佳的实施方式，所述缓冲层采用P型掺杂，所述帽层采用N型高掺杂。
[0032]作为较佳的实施方式，所述缓冲层采用N型掺杂，所述帽层采用P型高掺杂。
[0033]作为较佳的实施方式，缓冲层102掺杂的载流子浓度高于1
×
10
18
cm
‑3；帽层104掺杂的载流子浓度高于1
×
10
18
cm
‑3。
[0034]作为较佳的实施方式，缓冲层102的厚度为0.5μm
‑
1μm。
[0035]作为较佳的实施方式，帽层104的厚度为0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长波III
‑
V族红外探测器，其特征在于，所述红外探测器结构包括衬底、缓冲层、吸收层和帽层；其中，所述吸收层的材料为非故意掺杂的BInAsSbBi，所述非故意掺杂的BInAsSbBi的组分结构满足：B
x
In1‑
x
As1‑
y
‑
z
Sb
y
Bi
z
，其中，x≥0.1，0.4≤y≤0.7，0.01≤z≤0.06。2.如权利要求1所述的长波III
‑
V族红外探测器，其特征在于，所述衬底、所述缓冲层、所述帽层的材料均为GaSb。3.如权利要求1所述的长波III
‑
V族红外探测器，其特征在于，所述衬底、所述缓冲层、所述帽层均为InAs材料。4.如权利要求1所述的长波III
‑
V族红外探测器，其特征在于，所述缓冲层采用P型掺杂，所述帽层采用N型高掺杂。5.如权利要求1所述的长波III
‑
V族红外探测器，其特征在于，所述缓冲层采用N型掺杂，所述帽层采用P型高掺杂。6.如权利要求1所述的长波III
‑
V族红外探测器，其特征在于，所述缓冲层掺杂的载流子浓度高于1
×
10
18
cm
‑3；所述帽层掺杂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾溢，孙夺，
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：