光电探测器及其制备方法技术

本公开提供一种光电探测器及其制备方法，涉及光电探测器件研究及光电子材料领域，其包括衬底，依次叠设于衬底上的第一缓冲层，第二缓冲层，第一欧姆接触层，吸收层，电子势垒层以及第二欧姆接触层；其中，第一缓冲层采用In组分渐变的In

【技术实现步骤摘要】
光电探测器及其制备方法


[0001]本公开涉及光电探测器件研究及光电子材料的
，尤其涉及一种光电探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]近红外拓展波段(2～3μm)包含了多种大气气体的吸收窗口，对于包括气体探测、空间遥感、成像等多种用途有重要意义。基于InGaAs材料作为吸收层的探测器具有材料光吸收系数大，量子效率高，室温工作效果好，噪声低等特点。但是和InP衬底匹配的In
0.53
Ga
0.47
As材料的截止响应波长只有约1.7μm，无法对短波红外拓展波长波段实现有效的探测。
[0003]通过提高In
x
Ga1‑
x
As中In组分x的比例，可以实现InGaAs基光电探测器在近红外拓展波长(2～3μm)的探测。然而，提高In组分势必会产生吸收层和衬底之间的较大的晶格失配，从而在生长过程中形成较大的位错密度，导致吸收层中的缺陷增多以及工作状态下光生载流子的输运和收集效率较低，影响最终器件的暗电流特性和光响应特性。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本公开提供了一种光电探测器及其制备方法，以改善晶格失配带来的位错密度的问题。
[0005]本公开的一个方面提供了一种光电探测器，包括：衬底，依次叠设于衬底上的第一缓冲层，第二缓冲层，第一欧姆接触层，吸收层，电子势垒层以及第二欧姆接触层；其中，第一缓冲层采用In组分渐变的In
x
Al1‑
x
As组成；第二缓冲层采用多组周期交替层叠生长的In
y
Al1‑
y
As层和In
y
Ga1‑
y
As层组成；电子势垒层采用A1GaAsSb制成。
[0006]根据本公开实施例，第一缓冲层的In组分沿着第二缓冲层指向衬底的方向依次递增，第一缓冲层的In组分从0.53递增至0.8，即0.53＜x≤0.8。
[0007]根据本公开实施例，第一缓冲层的厚度为30～50nm；第一缓冲层的掺杂源为Te，掺杂浓度为1
×
10
16
cm
‑3～1
×
10
17
cm
‑3。
[0008]根据本公开实施例，第二缓冲层采用30组周期交替层叠生长的In
y
Al1‑
y
As层和In
y
Ga1‑
y
As层组成，0.75≤y≤0.85；其中，In
V
Al1‑
y
As层和In
y
Ga1‑
y
As层的厚度均为10～15nm，第二缓冲层的总厚度为600～900nm；第二缓冲层的掺杂源为Te，掺杂浓度为5
×
10
16
cm
‑3～1
×
10
17
cm
‑3。
[0009]根据本公开实施例，第一欧姆接触层采用In
0.8
Al
0.2
As制成，第一欧姆接触层的厚度为150～200nm；第一欧姆接触层的掺杂源为Te，掺杂浓度为5
×
10
18
cm
‑3～1
×
10
19
cm
‑3。
[0010]根据本公开实施例，吸收层采用In
0.8
Ga
0.2
As制成，吸收层的厚度为2～2.5μm；吸收层采用非故意掺杂方式。
[0011]根据本公开实施例，电子势垒层的厚度为50～100nm；电子势垒层采用非故意掺杂方式。
[0012]根据本公开实施例，第二欧姆接触层采用In
0.8
Al
0.2
As制成，第二欧姆接触层的厚度为150～200nm；第二欧姆接触层的掺杂源为Te或Be，掺杂浓度为1
×
10
18
cm
‑3～1
×
10
19
cm
‑3。
[0013]根据本公开实施例，衬底采用GaSb制成；衬底的厚度为50μm。
[0014]本公开实施例还公开一种光电探测器的制备方法，用于制备上述的光电探测器，包括：在衬底上依次叠设第一缓冲层，第二缓冲层，第一欧姆接触层，吸收层，电子势垒层以及第二欧姆接触层；其中，第一缓冲层采用In组分渐变的In
x
Al1‑
x
As组成；第二缓冲层采用多组周期交替层叠生长的In
y
Al1‑
y
As层和In
y
Ga1‑
y
As层组成。
[0015]在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案至少包括以下有益效果：本公开采用In
0.8
Ga
0.2
As作为吸收层，可以实现对短波红外拓展波长波段的有效探测；本公开采用In组分渐变的In
x
Al1‑
x
As，以及In
y
Al1‑
y
As层和In
y
Ga1‑
y
As层制备的缓冲层，降低了由于高In组分的吸收层和衬底之间较大晶格失配带来的位错密度，减少了吸收层中的缺陷，提高了吸收层的结晶质量；本公开采用与In
0.8
Ga
0.2
As晶格匹配的AlGaAsSb作为电子势垒层有效提高了光生载流子的输运和收集效率，降低了由耗尽区带来的产生复合电流，从而降低器件的暗电流。
附图说明
[0016]为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
[0017]图1示意性示出了本公开实施例提供的光电探测器的整体结构示意图。
[0018]【附图标记说明】
[0019]1、衬底；2、第一缓冲层；3、第二缓冲层；4、第一欧姆接触层；5、吸收层；6、电子势垒层；7、第二欧姆接触层。
具体实施方式
[0020]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0021]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0022]在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电探测器，其特征在于，包括：衬底(1)，依次叠设于所述衬底(1)上的第一缓冲层(2)，第二缓冲层(3)，第一欧姆接触层(4)，吸收层(5)，电子势垒层(6)以及第二欧姆接触层(7)；其中，所述第一缓冲层(2)采用In组分渐变的In
x
Al1‑
x
As组成；所述第二缓冲层(3)采用多组周期交替层叠生长的In
y
Al1‑
y
As层和In
y
Ga1‑
y
As层组成；所述电子势垒层(6)采用A1GaAsSb制成。2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述第一缓冲层(2)的In组分沿着第二缓冲层(3)指向衬底(1)的方向依次递增，所述第一缓冲层(2)的In组分从0.53递增至0.8，即0.53＜x≤0.8。3.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，所述第一缓冲层(2)的厚度为30～50nm；所述第一缓冲层(2)的掺杂源为Te，掺杂浓度为1
×
1016cm
‑
3～1
×
1017cm
‑
3。4.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述第二缓冲层(3)采用30组周期交替层叠生长的In
y
Al1‑
y
As层和In
y
Ga1‑
y
As层组成，0.75≤y≤0.85；其中，In
y
Al1‑
y
As层和In
y
Ga1‑
y
As层的厚度均为10～15nm，所述第二缓冲层(3)的总厚度为600～900nm；所述第二缓冲层(3)的掺杂源为Te，掺杂浓度为5
×
10
16
cm
‑3～1
×
10
17
cm
‑3。5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述第一欧姆接触层(4)采用In
0.8

【专利技术属性】
技术研发人员：郑婉华，曹澎，彭红玲，王天财，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：