[发明专利]一种提高光吸收率的量子阱红外探测器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种提高光吸收率的量子阱红外探测器，包括硅衬底、量子阱单元、上电极、上电极欧姆接触层、下电极，下电极欧姆接触层和绝缘层，所述硅衬底表面为三角形凹槽，所述量子阱单元沉积在所述硅衬底表面上，所述上电极通过上电极欧姆接触层和量子阱单元的最上层连接，所述下电极通过下电极欧姆接触层和量子阱单元的最下层连接，且所述下电极与所述硅衬底以及量子阱单元的其他层之间通过所述绝缘层进行隔离其中，欧姆接触层通过离子注入方式形成。本发明提供的量子阱红外探测器表面为三角形凹槽，使得入射到三角形凹槽其中一个面上的红外光被反射至另外一个面吸收，提高了红外光的吸收效率。

技术领域

本发明涉及红外探测器领域，具体涉及一种提高光吸收率的量子阱红外探测器及其制作方法。

背景技术

传统带间光吸收指电子吸收光子后，从价带跃迁到导带，从而产生一个光生电子空穴对，这些光生载流子在外加偏压的作用下，被收集形成光电流，这是传统基于带间吸收半导体光电探测器的基本原理。这种吸收要求光子的能量大于材料的禁带宽度，而对于红外光来讲，红外光波长长，相对应的能量小，需要材料具有很小的禁带宽度才能发生这种光吸收，因此，在基于传统带间吸收的红外探测器的制作过程中，材料的选择收到很大的限制，一般只能选用HgCdTe材料，但是中Hg-Te键比较脆弱，导致红外探测器的制作不容易。

量子阱红外探测器通过量子阱结构与掺杂的设计，在量子阱内形成特定的子能级，利用量子阱导带(或价带)内子能带间或子能带到扩展态间的电子(或空穴)跃迁。这样在红外光的作用下，可以发生量子阱内子能级之间或者子能级到连续态之间的跃迁，这些受激发的载流子在偏压作用下被收集形成光电流。因此，量子阱红外探测器具有稳定性好、响应速度快、抗辐射和易制作大面积焦平面阵列等优点。

但是在量子阱红外探测器使用过程中，入射的红外光一部分进入量子阱内部，一部分在进入量子阱之前发生反射，这就导致入射的红外光利用率低，造成量子阱红外探测器的探测结果发生偏差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高光吸收率的量子阱红外探测器及其制作方法，本发明的量子阱红外探测器的红外光入射区域为三角形凹槽，使得入射到三角形凹槽其中一个面上的红外光被反射至另外一个面吸收，提高了红外光的吸收效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种提高光吸收率的量子阱红外探测器，其中，包括硅衬底、量子阱单元、上电极、上电极欧姆接触层、下电极，下电极欧姆接触层和绝缘层，所述硅衬底表面为三角形凹槽，作为红外光的入射区域，所述量子阱单元沉积在所述硅衬底表面上，所述上电极欧姆接触层位于所述量子阱单元的最上层中，且所述上电极欧姆接触层上方为上电极，所述下电极欧姆接触层位于量子阱单元的最下层，所述下电极通过所述下电极欧姆接触层与量子阱单元的最下层连接，且所述下电极与所述硅衬底以及量子阱单元的其他层之间通过所述绝缘层进行隔离。

进一步地，所述硅衬底的表面为(100)晶面。

进一步地，所述硅衬底在碱性溶液中进行腐蚀，形成三角形凹槽。

进一步地，所述碱性溶液为EPW或KOH或NH₄OH或TMAH。

进一步地，所述上电极和下电极为Pt。

进一步地，所述量子阱单元为GaAs层和Al_xGa_1-xAs层交替形成，其中，Al_xGa_1-xAs层的厚度小于GaAs层的厚度，且所述量子阱单元的最上层和最下层均为GaAs层。

进一步地，所述量子阱单元为InGaAs层和Al_xGa_1-xAs层交替形成，其中，Al_xGa_1-xAs层的厚度小于InGaAs层的厚度，且所述量子阱单元的最上层和最下层均为InGaAs层。