【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体光电子器件，具体涉及一种吸收层补偿掺杂pin紫外探测器。
技术介绍
1、紫外探测技术是继雷达和红外探测技术之后的又一军民两用的光电探测技术，也是目前整个电磁频谱中极具投资价值的领域。随着科技的发展、社会的进步，工农业、医药卫生、科学研究和军事等领域对紫外探测的需求越来越广泛。紫外探测技术多用于杀菌消毒、紫外固化、环境紫外线监控、臭氧浓度检测、石油和矿物开采、海上油监、水质检测、导弹预警和紫外通信等领域。传统紫外探测器以光电倍增管为主，它虽然能实现高响应的紫外探测，但是光电倍增管需要大功率和阴极制冷、体积大、功耗大、易损坏、价格高。近年来随着宽禁带半导体技术的发展，采用全固态半导体器件取代光电倍增管成为可能。gan为直接带隙半导体，能够和aln形成组分可调的三元系合金algan，通过控制合金材料中的al组分，可以实现带隙在3.4ev-6.2ev之间连续调控，algan探测器的光吸收截止波长从200nm到365nm连续可调。gan基探测器具有强硬度，体积小，耐高温，不受可见光的干扰等优点。
2、近年来，gan基材料及其紫外光电探测器都得到了快速发展，其中，pin型结构由于可有效地提高器件的响应度和量子效率，能工作在光伏模式下等优点，受到了广泛关注。理想的高电阻gan衬底应当是本征gan，因为非故意掺杂gan具有1010cm-3的本征载流子浓度，理论上具有非常高的电阻。然而，在实际情况下，非故意掺杂生长的gan通常带有非常强的背景掺杂浓度(1015-1017cm-3)，这些非故意掺杂来自于生长系统中的s
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于如何解决传统探测器吸收层背景掺杂浓度导致探测器响应度下降的问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种吸收层补偿掺杂pin紫外探测器，包括衬底、缓冲层、n型欧姆接触层、吸收层、p型欧姆接触层、n型欧姆接触电极、p型欧姆接触电极，所述缓冲层设置在衬底上，所述n型欧姆接触层设置在缓冲层上，所述吸收层和n型欧姆接触电极均设置在n型欧姆接触层上，所述n型欧姆接触电极为环形，且吸收层位于n型欧姆接触电极的环内，所述吸收层为补偿掺杂的电势分布满足拉普拉斯方程的半导体介质层，所述p型欧姆接触层设置在吸收层上，p型欧姆接触电极设置在p型欧姆接触层上，所述探测器的工作模式为背照射。
3、传统探测器由于吸收层非故意掺杂生长的gan通常带有非常强的背景掺杂浓度(1015-1017cm-3)，这些非故意掺杂载流子会影响吸收层的电场分布，降低靠近n电极附近吸收层的电场，当工作模式为背照射时，由于algan材料的吸收系数较大，大部分光会被靠近n电极附近吸收层所吸收，较低的电场会导致光生载流子不能及时的转化成信号，部分被很快复合掉，本专利技术通过在吸收层进行补偿掺杂中和掉这些背景掺杂浓度，能够提高紫外探测器的性能。
4、优选的，所述衬底由平面蓝宝石或图形化蓝宝石或同质氮化镓制成。
5、优选的，所述缓冲层由低温外延的aln材料制成，厚度为100纳米。
6、优选的，所述n型欧姆接触层由高电子浓度的n型alxga1-xn材料制成，其中0≤x≤1，其掺杂浓度大于1×1018cm-3，厚度为500纳米。
7、优选的，所述吸收层外延生长时根据非故意掺杂的施主浓度采用相同激活浓度的受主杂质掺杂。
8、优选的，所述吸收层由补偿掺杂的alxga1-xn材料制成，其非故意掺杂的施主杂质掺杂浓度为1.0×1015cm-3-1.0×1017cm-3，故意掺杂的受主杂质掺杂浓度为1.0×1015cm-3-1.0×1017cm-3，厚度为200-500纳米。
9、优选的，所述吸收层的厚度为450纳米。
10、优选的，所述吸收层由采用mg离子补偿掺杂的电势分布满足拉普拉斯方程的gan材料制成。
11、优选的，所述p型欧姆接触层由高空穴浓度的p型alxga1-xn材料制成，其自由空穴浓度大于3.0×1017cm-3，厚度为70-150纳米。
12、优选的，所述探测器的工作模式为光线从衬底所在端入射。
13、本专利技术的有益效果在于：传统探测器由于吸收层非故意掺杂生长的gan通常带有非常强的背景掺杂浓度(1015-1017cm-3)，这些非故意掺杂载流子会影响吸收层的电场分布，降低靠近n电极附近吸收层的电场，当工作模式为背照射时，由于algan材料的吸收系数较大，大部分光会被靠近n电极附近吸收层所吸收，较低的电场会导致光生载流子不能及时的转化成信号，部分被很快复合掉，本专利技术通过在吸收层进行补偿掺杂中和掉这些背景掺杂浓度，能够提高紫外探测器的性能。
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1.一种吸收层补偿掺杂PIN紫外探测器，其特征在于：包括衬底(1)、缓冲层(2)、N型欧姆接触层(3)、吸收层(4)、P型欧姆接触层(5)、N型欧姆接触电极(6)、P型欧姆接触电极(7)，所述缓冲层(2)设置在衬底(1)上，所述N型欧姆接触层(3)设置在缓冲层(2)上，所述吸收层(4)和N型欧姆接触电极(6)均设置在N型欧姆接触层(3)上，所述N型欧姆接触电极(6)为环形，且吸收层(4)位于N型欧姆接触电极(6)的环内，所述吸收层(4)为补偿掺杂的电势分布满足拉普拉斯方程的半导体介质层，所述P型欧姆接触层(5)设置在吸收层(4)上，P型欧姆接触电极(7)设置在P型欧姆接触层(5)上，所述探测器的工作模式为背照射。
2.根据权利要求1所述的吸收层补偿掺杂PIN紫外探测器，其特征在于：所述衬底(1)由平面蓝宝石或图形化蓝宝石或同质氮化镓制成。
3.根据权利要求1所述的吸收层补偿掺杂PIN紫外探测器，其特征在于：所述缓冲层(2)由低温外延的AlN材料制成，厚度为100纳米。
4.根据权利要求1所述的吸收层补偿掺杂PIN紫外探测器，其特征在于：所述N型
5.根据权利要求1所述的吸收层补偿掺杂PIN紫外探测器，其特征在于：所述吸收层(4)外延生长时根据非故意掺杂的施主浓度采用相同激活浓度的受主杂质掺杂。
6.根据权利要求5所述的吸收层补偿掺杂PIN紫外探测器，其特征在于：所述吸收层(4)由补偿掺杂的AlxGa1-xN材料制成，其非故意掺杂的施主杂质掺杂浓度为1.0×1015cm-3-1.0×1017cm-3，故意掺杂的受主杂质掺杂浓度为1.0×1015cm-3-1.0×1017cm-3，厚度为200-500纳米。
7.根据权利要求6所述的吸收层补偿掺杂PIN紫外探测器，其特征在于：所述吸收层(4)的厚度为450纳米。
8.根据权利要求1或6或7所述的吸收层补偿掺杂PIN紫外探测器，其特征在于：所述吸收层(4)由采用Mg离子补偿掺杂的电势分布满足拉普拉斯方程的GaN材料制成。
9.根据权利要求1所述的吸收层补偿掺杂PIN紫外探测器，其特征在于：所述P型欧姆接触层(5)由高空穴浓度的P型AlxGa1-xN材料制成，其自由空穴浓度大于3.0×1017cm-3，厚度为70-150纳米。
10.根据权利要求1所述的吸收层补偿掺杂PIN紫外探测器，其特征在于：所述探测器的工作模式为光线从衬底(1)所在端入射。
...【技术特征摘要】
1.一种吸收层补偿掺杂pin紫外探测器，其特征在于：包括衬底(1)、缓冲层(2)、n型欧姆接触层(3)、吸收层(4)、p型欧姆接触层(5)、n型欧姆接触电极(6)、p型欧姆接触电极(7)，所述缓冲层(2)设置在衬底(1)上，所述n型欧姆接触层(3)设置在缓冲层(2)上，所述吸收层(4)和n型欧姆接触电极(6)均设置在n型欧姆接触层(3)上，所述n型欧姆接触电极(6)为环形，且吸收层(4)位于n型欧姆接触电极(6)的环内，所述吸收层(4)为补偿掺杂的电势分布满足拉普拉斯方程的半导体介质层，所述p型欧姆接触层(5)设置在吸收层(4)上，p型欧姆接触电极(7)设置在p型欧姆接触层(5)上，所述探测器的工作模式为背照射。
2.根据权利要求1所述的吸收层补偿掺杂pin紫外探测器，其特征在于：所述衬底(1)由平面蓝宝石或图形化蓝宝石或同质氮化镓制成。
3.根据权利要求1所述的吸收层补偿掺杂pin紫外探测器，其特征在于：所述缓冲层(2)由低温外延的aln材料制成，厚度为100纳米。
4.根据权利要求1所述的吸收层补偿掺杂pin紫外探测器，其特征在于：所述n型欧姆接触层(3)由高电子浓度的n型alxga1-xn材料制成，其中0≤x≤1，其掺杂浓度大于1×1018cm-3，厚度为500纳米。
【专利技术属性】
技术研发人员：许伊曼，王俊，刘瀚宇，李文浩，李翰林，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：
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