近中红外波双色探测器及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体红外探测器特别涉及一种近中红外波双色探测器件及利记博彩app，属于新型半导体器件领域。
【背景技术】
[0002]红外线自从被发现以来，在人们生活各个领域中的作用都变得越来越重要。不同的红外波段有不同的用处。如果一个系统可以同时对两个波段进行探测，那么可对复杂的环境进行高分辨的识别，从而提高探测效果。双色红外探测器可以降低多波段探测系统光学部分的复杂性和成本，是红外探测器的发展方向。
[0003]现在的双色探测器基本都集中于对中远波段的双色测探，而专门用于对近中波段进行探测的半导体器件迄今还很少，这也是本领域的研究热点之一。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种近中红外波双色探测器及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
[0005]为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括:
[0006]一种近中红外波双色探测器，其包括:
[0007]探测波长为0.7-1.6微米的近红外响应单元，包括以Ina53Gaa47As作为吸收层的PIN结构；
[0008]探测波段为3-5微米的中红外响应单元，包括InxAlhAsAnyGahAs量子阱结构，0.53 ^ y < I, I < X ^ 0.52 ；
[0009]以及，电极，用以与所述近红外响应单元和中红外响应单元配合。
[0010]作为较为优选的实施方案之一，所述近中红外波双色探测器包括依次形成于衬底正面上的缓冲层、近红外响应单元、共用接触层、中红外响应单元以及顶电极接触层，其中所述衬底背面设置有底电极，所述顶电极接触层和共用接触层上分别设置有顶电极和共用电极。
[0011]较佳的，所述衬底背面上设置有电流扩展和/或抗反射层，所述底电极分布在所述电流扩展和/或抗反射层上。
[0012]作为较为优选的实施方案之一，可以采用ITO作为电流扩展层以及抗反层淀积在衬底背面，并在其上制作底电极。
[0013]进一步的，所述衬底采用重掺杂P型InP衬底。尤为优选的，所述衬底的厚度在100微米到600微米之间。
[0014]进一步的，所述缓冲层的材质选自重掺杂P型InP材料，且载流子浓度为5X 118?5X 10 19cm_3。尤为优选的，所述缓冲层的厚度在0.1微米到2微米之间，
[0015]进一步的,所述近红外响应单元包括依次形成的P型InP层、吸收层、η型InP层，其中吸收层的材质选自本征Ina53Gaa47As材料,载流子浓度为IxlO14?1x10 17cm_3。尤为优选的，所述吸收层的厚度为0.5微米到3微米。其中，P型、η型InP层系分别作为近红外响应单元的发射和集电区。
[0016]进一步的，所述共用接触层及顶电极接触层的材质选自重掺杂η型InP材料，载流子载流子浓度为I X 118?5X 10 18Cm_3。尤为优选的，所述共用接触层及顶电极接触层的厚度为0.2微米到1.5微米。
[0017]进一步的，所述中红外响应包括依次形成的第一 η型InP渐变层、InxAlhAs/InyGa1^yAs量子阱结构和第二 η型InP渐变层。
[0018]尤为优选的，所述量子阱结构的周期为10?50，其中InxAlhAs材料不掺杂，而InyGa1^yAs为η型掺杂，且载流子浓度为5X 117?3X10 18cm_3。
[0019]更进一步的，其中InxAlhAs材料的厚度为30纳米到60纳米之间。
[0020]更进一步的，其中InyGai_yAs材料的厚度为3纳米至7纳米之间。
[0021]尤为优选的，第一、第二 η型InP渐变层的掺杂浓度为5X 117?2X10 18cm_3。
[0022]其中，近红外响应单元使用底电极和共用电极，中红外响应单元使用顶电极和共用电极。
[0023]其中，近红外波长由In。.53Ga0.47As材料带宽决定，中红外波长由InxAlhAs/InyGa1^yAs量子阱阱内基态与激发态的能极差决定。
[0024]所述近中红外波双色探测器的制备方法包括:
[0025]在衬底正面上依次生长缓冲层、近红外响应单元、共用接触层、中红外响应单元和顶电极接触层形成外延层；
[0026]对所述外延层进行刻蚀，直至在共用接触层上形成台面，再在共用接触层和顶电极接触层上制作顶电极和共用电极；
[0027]在衬底背面上形成电流扩展和/或抗反射层，并在电流扩展和/或抗反射层刻蚀出电极图形结构，以及，依据所述电极图形结构在电流扩展和/或抗反射层上制作底电极。
[0028]作为较为优选的实施方案之一，所述制备方法还可包括:在顶电极接触层和共用接触层上淀积Au/Ge/Ni/Au金属，并在350?400°C退火2min?5min形成欧姆接触,从而形成所述顶电极和共用电极。
[0029]与现有技术相比，本发明的优点至少在于:提供的近中红外波双色探测器在红外光谱照射下能够观察到明显的响应电流，可独立或同时进行近、中红外波段的探测，且器件结构简单，体积小，成本低廉，具有广泛应用前景。
【附图说明】
[0030]图1a为本发明一典型实施例中一种近中红外波双色探测器的平面结构示意图；
[0031]图1b为图1a所示探测器中PIN InGaAs近红外响应单元的结构示意图；
[0032]图1c为图1a所示探测器中红外探测区域的InAlAs/InGaAs量子阱结构示意图；
[0033]图2为本发明一典型实施例中一种近中红外波双色探测器的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0034]本发明的一个方面提供了一种近中红外波双色探测器，其可实现近、中波段红外线的同时探测。
[0035]进一步的，在一些实施方案之中，本发明的双色探测器可以InP基材料为主，可以在保证高质量材料的基础上，制作近中红外探测器。
[0036]更进一步的，在一些更为具体的实施方案之中，本发明提供了基于InP衬底的，InGaAs和InGaAs/InAlAs量子阱集成的双色探测器，其基本结构可以包括衬底、缓冲层、近红外响应区域、共用接触层、中红外响应区域、顶电极接触层、ITO电流扩展层和金属电极坐寸ο
[0037]其中，在近红外波段，InGaAs在此波长附近的吸收系数高，可实现较高的红外探测性能。
[0038]其中，在中红外波段，与InP匹配的Ina53Gaa47AsAna52Ala48As利用量子阱的电子带内跃迁，可实现较高的中红外探测性能，特别是可以进行波长约为3.9um的红外波，而通过增加和减少InGaAs及InAlAs材料的In组分，制作出的应变超晶格能使探测波长覆盖3?5um范围。
[0039]进一步的，以PIN InGaAs近红外探测结构和InGaAs/InAlAs量子讲中红外探测结构为基础进行近中红外波双色探测器的制作，可以充分保证材料外延的质量，减少因材料匹配度问题产生的缺陷等问题，进而提高双色探测器性能。
[0040]更为具体的，在一些实施案例之中，采用重掺杂P型InP做衬底，以Ina53Gaa47As为吸收层的PIN结构作为近红外探测区域，重掺杂η型InP作为共用及顶电极接触层，组分可变的InxAlhAsAnyGahAs量子阱结构作为中红外探测区域；ΙΤ0作为光入射面的电流扩展层和抗反层。
[0041]所述近中红外波双色探测器采用Ina53Gaa47As材料作为近红外响应区域的吸收层，探测波长为0.7-1.6微米，与InP衬底晶格匹配，可以减小材料缺陷，降低器件暗电流；中红外响应区域由InxAlhAsAnyGahAs量子阱结构构成，带内电子跃迁是其探测原理，其中y >0.53，