[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

说明书

本发明涉及一种基于金刚石/InP/SiC双异质结的光电探测二极管及其制备方法，所述方法包括：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。本发明基于金刚石/InP/SiC双异质结的光电探测二极管及其制备方法将金刚石材料应用于光吸收层，该材料在日盲区的光透率极高，有利于提高光吸收层的光吸收能力，能够大幅提高光电探测二极管的器件性能。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种基于金刚石/InP/SiC双异质结的光电探测二极管及其制备方法。

背景技术

随着近年来医学测温、航空航天、雷达探测等领域的研究与探索工作的不断深入，生产发展对于光线尤其紫外光等相关探测器的要求越来越高，如光电对抗中紫外对抗与反对抗就愈发受到军方的青睐。电磁波中波长在10～400nm的波段称为紫外线辐射，它既不同于红外线辐射，也不同于可见光辐射；其中来自太阳辐射的紫外线中被大气层几乎完全吸收的谱区被称为日盲区，是紫外探测中较难探测到的区域，而金刚石的禁带宽度为5.5eV，相当于截止波长为225nm，具有“太阳盲区”的特性，使得器件无需配置滤光片或介电涂层就能满足在可见光背景中使用。

光电探测二极管是一种基于PN结的半导体器件，一般可测量紫外光到红外光区域，现有的光电探测二极管一般为基于SiC、GaN、ZnO等材料的光电探测二极管，属于远紫外探测二极管，其探测波长一般小于220nm，目前的光电探测二极管仍存在诸多问题，如光吸收能力弱、紫外探测方面能力不强等。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于金刚石/InP/SiC双异质结的光电探测二极管及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的一个方面提供了一种基于金刚石/InP/SiC双异质结的光电探测二极管的制备方法，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。

在本发明的一个实施例中，所述SiC衬底由N型4H-SiC或6H-SiC材料制成。

在本发明的一个实施例中，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；

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；

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。

在本发明的一个实施例中，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。

在本发明的一个实施例中，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；