[实用新型]用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器

说明书

技术领域

本专利涉及红外光电探测技术，具体指生长有霍尔电极和透明栅电极的碲镉汞栅控结构光导探测器。

背景技术

随着红外技术的进步和空间遥感的应用的发展，三元系化合物半导体材料碲镉汞由于其禁带宽度随组份连续可调，响应范围覆盖整个红外波段（包括1～3μm，3～5μm和8～14μm三个大气窗口），已经成为研制单元、多元红外探测器及红外焦平面的首选材料。

碲镉汞材料由于其禁带宽度窄，制备的器件受表面和界面特性的影响十分显著，尤其对于长波甚长波波段的碲镉汞红外探测器作用更为明显，甚至可能成为决定器件性能的主导因素。传统的器件工艺大都通过提高材料质量和表面钝化这两种方法来提高器件的性能，对于表面和界面的电学参数对器件性能的具体影响并没有进行定量的研究，有文献报道称用栅控结构的碲镉汞长波光导探测器在不同栅压下器件响应率最高可提升100%左右(Defence Science Journal,Vol.54,No.2,219-228(2004))。

目前，用于霍尔测试的碲镉汞栅控光导探测器尚未见到公开报道，采用该结构制备碲镉汞栅控探测器克服了传统的栅控器件只是在外加栅压的情况下测量器件的响应率、探测率等探测器性能参数的缺点，在完成器件的制备后不仅可以在外加栅压的情况下测试探测器的性能，还可以通过4个霍尔电极测试器件的霍尔特性，包括后续的定量迁移率谱分析，得到外加不同栅压与表面和体载流子浓度及迁移率的对应关系，进而为改进器件性能提供实验依据，在器件性能分析和器件失效机理研究方面提供强大的理论支撑。

发明内容

本专利的目的在于制备一种同时可以进行外加栅压的器件性能测试和外加栅压的霍尔测试的碲镉汞光导器件，得到不同栅压下器件性能与表面和体载流子浓度及迁移率的对应关系，相比传统栅控器件，该结构器件得到更多器件载流子浓度、迁移率及电导率等参数，这些数据用于改进器件的钝化工艺，改善介质膜与材料的界面特性，最终提高光导探测器性能。

本专利的用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器，如图1所示，其结构为：蓝宝石衬底1上依次为把n型碲镉汞材料4粘结在衬底上的环氧树脂胶2、双面具有阳极氧化层3的n型碲镉汞材料4和ZnS介质膜6，透明栅电极7位于ZnS介质膜6上，在透明栅电极7上生长有加厚电极8，4个霍尔电极5位于n型碲镉汞材料4上；

所述的蓝宝石衬底1的厚度为280μm；

所述的阳极氧化层3，厚度为80-100nm；

所述的n型碲镉汞材料4的电子浓度为1×10¹³cm^-3至1×10¹⁵cm^-3，经双面粗、精抛处理，厚度为10-15μm；

所述的霍尔电极5为Cr和Au复合电极，Cr厚度为20nm，Au厚度为300nm，图形为方形，4个霍尔电极5分布的器件的四个角上，电极尺寸小于器件光敏面边长的1/6，用作霍尔测试电极和器件信号引出电极；

所述的ZnS介质层6的厚度为200-300nm；

所述的透明栅电极7为In电极，厚度为10nm；

所述的加厚电极8为Au电极，厚度为300nm。

本专利的优点在于：该方法所制备的器件，可同时进行外加栅压条件下的霍尔测试和器件性能测试，可同时得到成型器件的性能参数和材料的载流子浓度、迁移率等电学参数信息，制备工艺简便，可供测试分析的手段多，克服了传统栅控器件成型后只能进行性能测试的缺点，通过测试容易找到器件达到最佳性能需要的的实际参数及相关工艺条件，极大地缩短了器件的研制进程。

附图说明

图1为本专利制备的探测器的结构示意图，其中图1（a）可用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器器件的剖面图，图1（b）为可用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器器件的俯视图。

具体实施方式

下文结合说明书附图，本专利一种用于霍尔测试的碲镉汞栅控结构光导探测器器件的具体制备工艺步骤作详细的说明：

实例1：

步骤1：对n型碲镉汞材料4的第一面平整度去损伤处理，其中Hg_1-xCd_xTe中x=0.21，液氮温度下，迁移率约为3×10⁴cm²/(V·s)，电子浓度约为1×10¹³cm^-3。在其表面生长厚度为80nm的阳极氧化层3。