[发明专利]基于金刚石/InP/SiC双异质结的光电探测二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于金刚石/InP/SiC双异质结的光电探测二极管的制备方法，其特征在于，包括：

在SiC衬底的上表面连续生长同质外延层、InP层以及金刚石层；

在所述金刚石层的上表面生长第一金属材料，形成光吸收层；

在所述SiC衬底的下表面生长第二金属材料，形成底电极；

在所述光吸收层的上表面生长第三金属材料，形成顶电极，从而制备出所述基于金刚石/InP/SiC双异质结的光电探测二极管；

其中，在SiC衬底的上表面连续生长同质外延层、InP层以及金刚石层，包括：

利用PECVD工艺，在所述SiC衬底的上表面生长掺杂N元素的SiC材料，形成所述同质外延层，所述N元素的掺杂浓度为10¹⁶cm^-3量级，所述同质外延层的厚度为2-8μm；

利用MOVPE工艺，在所述同质外延层的上表面生长掺杂N元素的InP材料形成所述InP层，所述N元素的掺杂浓度为10¹⁶cm^-3量级，所述InP层的厚度为2-8μm；

利用HFCVD工艺，在所述InP层的上表面生长掺杂N、P、O或S元素的金刚石材料形成所述金刚石层，所述N、P、O或S元素的掺杂浓度为10¹²cm^-3量级，所述金刚石层的厚度为2-8μm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述SiC衬底由N型4H-SiC或6H-SiC材料制成。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述金刚石层的上表面生长第一金属材料，形成光吸收层，包括：

采用第一掩膜板，利用磁控溅射工艺在所述金刚石层的上表面溅射Au材料，形成所述光吸收层。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述SiC衬底的下表面生长第二金属材料，形成底电极，包括：

利用磁控溅射工艺在所述SiC衬底的下表面生长第二金属材料；

在N₂的气氛中，利用快速热退火工艺在所述SiC衬底与所述第二金属材料之间形成欧姆接触，以形成底电极。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，利用磁控溅射工艺在所述SiC衬底的下表面生长第二金属材料，包括：

以Ti材料作为靶材，以Ar作为溅射气体，在所述SiC衬底的下表面溅射Ti材料。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述光吸收层的上表面生长第三金属材料，形成顶电极，从而制备出所述基于金刚石/InP/SiC双异质结的光电探测二极管，包括：

采用第二掩膜版，利用磁控溅射工艺在所述光吸收层的上表面生长第三金属材料；

在N₂和Ar的气氛中，利用快速热退火工艺在所述衬底与所述第三金属材料之间形成欧姆接触，以形成所述顶电极。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，采用第二掩膜版，利用磁控溅射工艺在所述光吸收层的上表面生长第三金属材料，包括：

以Ni材料作为靶材，以Ar作为溅射气体，在所述SiC衬底的下表面生长Ni材料；

以Au材料作为靶材，以Ar作为溅射气体，在所述Ni材料的上表面溅射Au材料，形成Ni/Au叠层双金属材料。

8.一种基于金刚石/InP/SiC双异质结的光电探测二极管，其特征在于，所述光电探测二极管由权利要求1至7中任一项所述的制备方法制备，所述光电探测二极管自下而上依次包括底电极(6)、衬底(1)、N型同质外延层(2)、InP层(3)、N型金刚石层(4)、光吸收层(5)和顶电极(7)，其中，

所述N型同质外延层(2)由掺杂N元素的SiC材料制成；所述InP层(3)由掺杂N元素的P型InP材料制成，所述N型金刚石层(4)由掺杂N、P、O或S元素的金刚石材料制成。

9.根据权利要求8所述的光电探测二极管，其特征在于，所述N型同质外延层(2)、所述InP层(3)和所述N型金刚石层(4)的厚度均为2-8μm。