[发明专利]红外探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种红外探测器，包括：N型衬底；探测部，设置于所述N型衬底上，所述探测部包括多个叠层设置的探测单元；上电极，设置于所述探测部上；下电极，设置于所述N型衬底上。其中，所述探测单元包括N型接触层，以及依序叠层设置在所述N型接触层上的N型超晶格导电层、超晶格吸收层、P型超晶格导电层及P型接触层，相邻所述探测单元间形成隧道结。本发明还公开了一种红外探测器的制作方法。本发明的红外探测器通过多个探测单元对光子进行有效吸收，保证了量子效率且加工简单，减小了红外探测器的加工的难度，此外还有效降低了暗电流。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体地，涉及一种红外探测器及其制备方法。

背景技术

红外辐射探测是红外技术的重要组成部分，广泛应用于热成像、卫星遥感、气体监测、光通讯、光谱分析等领域。锑化物InAs/GaSb或InAs/InAsSb二类超晶格红外探测器由于具有均匀性好、俄歇复合率低、波长调节范围大等特点被认为是制备第三代红外探测器最理想的选择之一。相对于碲镉汞红外探测器(HgCdTe)，它的均匀性重复性更好、成本更低、在甚长波段性能更好；相对于量子阱红外探测器(QWIP)，它的量子效率更高、暗电流更小、工艺更简单。

锑化物超晶格红外探测器通常都在低温下(如77K)工作。如果能够提高器件的工作温度，就能够降低制冷机功耗、缩小组件尺寸、延长系统寿命、以及减少制冷时间。但温度升高一般会导致探测器的暗电流增加、扩散长度减小、量子效率降低。为了克服这些不利因素，现有技术方案之一是采用基于锑化物的带间级联型探测器，其通过InAs/AlSb多级啁啾超晶格和GaSb/AlSb隧穿区连接多个InAs/GaSb超晶格吸收区，在350K的温度下也获得了探测信号。但该探测器使用了InAs/AlSb多级啁啾超晶格和GaSb/AlSb隧穿区帮助载流子输运，InAs/AlSb多级啁啾超晶格和GaSb/AlSb隧穿区的形成工艺复杂，使得目前的锑化物级联型探测器在设计、生长和加工上都存在一定困难，影响了器件的实用性。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种设计简单、实用性较好的红外探测器及其制备方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

根据本发明的一方面，提供了一种红外探测器，包括：

N型衬底；

探测部，设置于所述N型衬底上，所述探测部包括多个叠层设置的探测单元；其中，所述探测单元为P-I-N型结构，相邻所述探测单元间形成隧道结；

上电极，设置于所述探测部上；

下电极，设置于所述N型衬底上；

所述红外探测器工作时，所述探测单元吸收待测红外光信号并且所述探测单元将所述待测红外光信号转换为电信号，所述电信号通过所述隧道结进行传输。

进一步地，所述探测单元包括N型接触层，以及依序叠层设置在所述N型接触层上的N型超晶格导电层、超晶格吸收层、P型超晶格导电层及P型接触层；其中，所述探测单元的P型接触层与相邻所述探测单元的N型接触层形成所述隧道结。

进一步地，所述超晶格吸收层的厚度为100～500nm。

进一步地，所述N型超晶格导电层的材料包括N型的InAs/GaSb超晶格材料或者N型的InAs/InAsSb超晶格材料；

和/或，所述超晶格吸收层的材料包括未掺杂的InAs/GaSb超晶格材料或未掺杂的InAs/InAsSb超晶格材料；

和/或，所述P型超晶格导电层的材料包括P型的InAs/GaSb超晶格材料或P型的InAs/InAsSb超晶格材料；

和/或，所述N型衬底为N型GaSb衬底或者N型的InAs衬底；