[发明专利]红外探测器的量子点有源区结构、其制作方法及红外探测器

说明书

本发明提供的一种红外探测器的量子点有源区结构、其制作方法及红外探测器，包括：衬底，所述衬底上具有缓冲层，所述缓冲层上具有第一间隔层，所述第一间隔层上具有一个或多个层叠设置在一起的量子点复合层，所述量子点复合层包括下方的量子点层和上方的第二间隔层，位于最上方的第二间隔层上具有金属层，所述金属层上具有阵列式通孔，所述衬底的背面为光线的入射面；本发明的结构和制造工艺较简单，且吸收率较高，适用于光电探测器领域。

技术领域

本发明属于光电探测器的技术领域，尤其涉及一种红外探测器的量子点有源区结构、其制作方法及红外探测器。

背景技术

随着红外探测技术在军事领域和民用领域的广泛应用，小规模半导体红外光电检测器件的需求量不断增加。近年来，用作小规模光电检测器的光敏区域(有源区域)的量子点材料受到广泛的关注。量子点有源区中的量子点材料由于其量子点纳米结构而具有更优异的光电特性，例如：量子点材料的量子效率越高，光电检测器件的吸收率越大。然而，有时候，传统的量子点有源区带来的吸收率也不能满足红外光电探测器的应用需求。而为了解决这个问题，现有技术通常采用一些工艺复杂、成本高昂的手段来提高红外光电探测器的吸收率，限制了拥有量子点有源区的红外探测器的广泛应用和批量生产。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种红外吸收率较高，且结构和制造工艺较简单的红外探测器的量子点有源区结构、其制作方法及红外探测器。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：红外探测器的量子点有源区结构，包括：衬底，所述衬底上具有缓冲层，所述缓冲层上具有第一间隔层，所述第一间隔层上具有一个或多个层叠设置在一起的量子点复合层，所述量子点复合层包括下方的量子点层和上方的第二间隔层，位于最上方的第二间隔层上具有金属层，所述金属层上具有阵列式通孔，所述衬底的背面为光线的入射面。

优选地，所述金属层的制作材料为Au，或为Ag，或为Al，或为Cu，其厚度为10～40nm。

优选地，所述金属层的制作材料为Au。

优选地，所述通孔的孔径大小为50～65nm。

优选地，所述第一间隔层和所述第二间隔层的制作材料均为Al_0.3Ga_0.7As，其厚度均为70～85nm。

优选地，所述量子点层的数量为多个，其制作材料为GaAs，厚度为5～9nm。

优选地，所述衬底的制作材料为Si，或为GaAs。

相应地，本发明提供的一种红外探测器的量子点有源区结构的制作方法，包括：S101、提供衬底，经过500～600℃的脱氧处理；S102、在600～700℃下生长缓冲层；S103、在缓冲层上生长第一间隔层；S104、在第一间隔层生长一个或多个层叠设置在一起的量子点复合层；其中，生长一个量子点复合层，具体包括：在第一间隔层/第二间隔层上生长量子点层；在量子点层上生长第二间隔层；S105、在位于最上方的第二间隔层上生长金属层；S106、在金属层上形成阵列式通孔。

相应地，本发明提供的一种红外探测器，所述红外探测器包含如上所述的量子点有源区结构。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明在传统的量子点有源区中加入了金属层，并将金属层设置成孔状结构，采用背面入射的方式，当红外光照射入有源区后，红外光线先穿过量子点有源区再进入金属层，而下面的金属材料和上面的半导体材料构成的界面，以及金属孔和孔内空气之间的界面，可以产生等离子体增强效应，使得量子点有源区中能够局域更多的入射光波，从而导致量子点有源区对入射光的吸收率更高，而将上述这种对红外光具有更高吸收率的量子点有源区应用于红外探测器中，必将使得红外探测器具备更好的光电特性，例如：更好的光电流、更大的量子效率等。

附图说明