[发明专利]碲铟汞光电探测器

说明书

技术领域

本发明属于光电子技术领域，涉及一种采用半导体体晶材料制造的结构的光电探测器制造。

背景技术

碲铟汞(Hg_3-3xIn_2XTe₃)是一种三元化合物半导体材料，其能带结构为直接带隙，具有高的内量子效率，禁带宽度可调，与组份x呈正比线性关系，在工作温度T＝300K时，Hg₃In₂Te₆(x＝0.5)的禁带宽度为0.74eV，对应的截止波长为1.67μm。该材料对电离辐射具有很高的参数稳定性，对浓度在5×10¹⁹cm^-3以下的输入杂质具有电钝性。采用该材料研制的近红外光电探测器灵敏度高，具有较强的抗辐射能力，可在恶劣的环境条件下正常工作，在工作波长为1.55μm的大容量光纤传输与通讯领域具有广阔的市场前景。近年来，国际上对它的研究刚刚起步。

在此前报道的相关文献资料中，由碲铟汞材料的制作的光电探测器均采用了单肖特基p-n结结构，由于其结电容较大，对器件的响应速度、带宽均带来了不利的影响。

发明内容

本发明的任务是提供一种响应速度更快、带宽更宽的碲铟汞光电探测器，更加适用于各种大容量光纤传输系统及其它工作于0.8～1.7μm波段的光电探测领域。

为实现上述任务，本发明的技术方案是采用一种碲铟汞光电探测器，包括碲铟汞晶片，在碲铟汞晶片的正面生长有钝化保护层，在钝化保护层上设有一对形状对应的刻槽，刻槽贯透钝化保护层，在两刻槽内碲铟汞晶体的表面生长有碲铟汞本征氧化层和透明金属电极。

所述的两刻槽为一对梳状刻槽，两梳状刻槽的梳指相互间隔构成叉指结构，两梳状刻槽内的透明金属电极相应成为梳状透明金属电极，两梳状透明电极的梳指相互间隔构成一对叉指结构的梳状透明金属电极。

所述的碲铟汞材料为Hg_3-3xIn2_xTe₃晶体材料，所述的透明金属电极为ITO透明金属氧化物电极。

所述的梳状透明金属电极的梳指宽度为1-20μm，梳指间距为1-20μm，梳指长度为10-5000μm。

所述的ITO透明金属氧化物电极采用热蒸发或磁控溅射方法形成，其厚度在1000-2000μm之间。

为实现上述目的，本发明的采用的另一种碲铟汞光电探测器，包括碲铟汞晶片，在碲铟汞晶片的正面生长有钝化保护层，在钝化保护层上设有一对形状对应的刻槽，刻槽贯透钝化保护层，在两刻槽内碲铟汞晶体的表面生长有一层阳极氧化层，在刻槽内阳极氧化层的表面还生长有透明金属电极层，形成一对透明金属电极。

所述的两刻槽为一对梳状刻槽，两梳状刻槽的梳指相互间隔构成叉指结构，两刻槽内的阳极氧化层及其表面的透明金属电极也对应成为一对叠层的梳指状结构，从而形成两叉指结构的梳状透明金属电极。

所述的碲铟汞材料为Hg_3-3xIn_2xTe₃晶体材料，所述的阳极氧化层为碲铟汞本征氧化层，所述的透明金属电极为ITO透明金属氧化物电极。

所述的梳状透明金属电极的梳指宽度为1-20μm，梳指间距为1—20μm，梳指长度为10-5000μm。

所述的ITO透明金属氧化物电极采用热蒸发或磁控溅射方法形成，其厚度在1000-5000μm之间。

可见本发明通过采用MSM(金属-半导体-金属)双肖特基结构，可以减小肖特基结的结面积，从而减小探测器的结电容，提高其响应速度，增加工作带宽。如果在电极上通过加上适当的偏置电压，使MSM探测器一个p-n结处于耗尽状态，可进一步减小探测器的结电容，提高响应速度，其响应时间可达ns量级。通过采用MSM双肖特基结结构，可使探测器具有一定的光电导增益，提高探测器的灵敏度。通过采用MSM双肖特基结构，探测器的电极引出线从晶片的单一表面引出，避免了单一肖特基结由于碲铟汞晶体材料的体电阻所带来的信号损耗。另外，本发明的探测器制造工艺总体上与目前普通的采用单肖特基结结构的碲铟汞光电探测器制造工艺相同，在不增加制造难度的情况下，可大大提高探测器的性能。

附图说明

图1为普通单肖特基碲铟汞光电探测器芯片结构；

图2为图1的纵向剖面图：

图3为本发明的碲铟汞光电探测器芯片结构；

图4为图3的纵向剖面图。

具体实施方式