[发明专利]一种碳化硅基PIN结构近红外光电二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于可扩展碳化硅光控二极管的光谱应用技术领域，具体涉及一种碳化硅基PIN结构近红外光电二极管，本发明还涉及碳化硅基PIN结构近红外光电二极管的制备方法。

背景技术

伴随着电子产品的广泛应用，电磁环境对电子产品的安全性和可靠性产生的影响和危害不容忽视。电磁干扰使得常规电子系统性能下降，以至无法工作的现象时有发生。采用光电隔离的方式是解决电磁干扰问题的有效途径，这使人们对研制光控开关器件产生了极大兴趣。受硅材料本身物理性能的限制，在高温、高频和大功率应用方面，硅基各类光控开关器件的局限性日渐明显，而碳化硅器件却显露出巨大潜力。但是，由于碳化硅材料禁带宽，致使该碳化硅光开关只能受控于紫外光源，而紫外光不仅对人体有害，也并非常用的近红外通信光源，这使得碳化硅光控开关器件的应用受到了限制。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种碳化硅基PIN结构近红外光电二极管，解决了现有技术中存在的由于碳化硅材料禁带宽而使只能受控于紫外光源而不能近红外通信光源的问题。

本发明的第二目的是提供一种碳化硅基PIN结构近红外光电二极管的制备方法。

本发明所采用的第一技术方案是，一种碳化硅基PIN结构近红外光电二极管，具体结构为：包括二极管两端的电极，两电极之间依次设置有P型晶体锗薄膜、I型晶体锗薄膜和N型单晶碳化硅衬底。

本发明所采用的第二技术方案是，一种碳化硅基PIN结构近红外光电二极管的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、对N型单晶碳化硅衬底进行清洗，清洗后用氮气吹干待用；

步骤2、对步骤1清洗后的N型单晶碳化硅衬底进行沉积，沉积出本征晶体锗薄膜；

步骤3、对步骤2得到的本征晶体锗薄膜再次进行沉积，沉积出P型重掺杂晶体锗薄膜；

步骤4、对步骤3得到的带有P型重掺杂晶体锗薄膜的样品利用磁控溅射设备，在N型单晶碳化硅面沉积ITO电极；

步骤5、对步骤4得到的样品利用磁控溅射设备，在P型重掺杂晶体锗薄膜上沉积ITO电极；

步骤6、使用快速退火设备对步骤5得到的样品进行退火以形成欧姆接触；

步骤7、利用网版印刷法于对步骤6得到的样品的正背面将银导线与ITO电极连接形成引出电极。

本发明第二技术方案的特点还在于，

步骤1中清洗流程为：使用清洗液-丙酮-酒精-去离子水逐步对样品进行清洗。

步骤2中沉积时利用化学气相沉积设备，用氢气作为载气，将反应腔加热至500℃，通入锗烷作为生长源气体，生长温度控制为700℃-900℃，生长时间控制为0.2-3小时，锗烷流量控制为0.1-100毫升/分。

步骤3中沉积时使用化学气相沉积设备，用氢气作为载气，将反应腔加热至500℃，通入锗烷作为生长源气体，通入硼烷作为掺杂源，生长温度控制为700℃-900℃，锗烷流量控制为0.1-100毫升/分，硼烷流量控制为0.1-10毫升/分，生长时间控制为0.2-3小时。

步骤4中沉积时间控制为0.1-2小时，沉积压强为控制为0.1-10Pa，溅射功率控制为100-500瓦。

步骤5中沉积时间控制为0.1-2小时，沉积压强控制为0.1-10Pa,溅射功率控制为100-500瓦。

步骤6中退火温度控制为800℃-1100℃，退火时间控制为60秒-600秒。

本发明的有益效果是，碳化硅基PIN结构近红外光电二极管机器制备方法，利用晶体锗在单晶碳化硅上面的沉积成膜搭配，形成PIN异质结结构，解决碳化硅器件的近红外光控问题，使碳化硅器件能被常用的近红外通信光源控制，制备过程简单易行。

附图说明

图1是本发明一种碳化硅基PIN结构近红外光电二极管的结构示意图；

图2是本发明一种碳化硅基PIN结构近红外光电二极管的制备方法流程示意图。

图中，1.电极，2.P型晶体锗薄膜，3.I型晶体锗薄膜，4.N型单晶碳化硅衬底。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明利用晶体锗在单晶碳化硅上面的沉积成膜搭配，形成P-I-N异质结结构，N为N型单晶碳化硅衬底，I为本征晶体锗薄膜，P为P型掺杂晶体锗薄膜，锗薄膜作为可见-近红外光吸收层，解决碳化硅器件的近红外光控问题，使碳化硅器件能被常用的近红外通信光源控制。