[发明专利]一种紫外雪崩光电二极管

说明书

本发明公布了一种紫外雪崩光电二极管，包括：n型SiC衬底、p⁺欧姆接触层、n^‑倍增层、n型电荷控制层、n^‑吸收层、n型过渡层、n⁺欧姆接触层、p触点电极、n触点电极。本发明主要是SiC紫外雪崩光电二极管存在的阵列雪崩增益一致性较差、有效填充因子量小的问题，通过采用穿通型和SACM的空穴以及改良电极的方法，调控增益斜率和填充因子。本发明提供一种量子效率高、紫外与可见光抑制比好、可提高有效填充因子、暗计数低的紫外雪崩光电二极管。

技术领域

本发明涉及光电传感器领域，尤其涉及一种紫外雪崩光电二极管。

背景技术

在紫外天文学、导弹雨焰检测、紫外通信等领域中，往往需要对紫外信号进行检测，尤其是针对微弱紫外信号的探测格外重要，而紫外光的波长为10～400nm，超出了可见光的波长范围，因此人的肉眼无法看到，一般的光探测器也无法进行准确的探测。为了满足各个领域对紫外探测的需求，各种紫外探测器件应运而生，其中紫外雪崩光电二极管尤其受到广大使用者的青睐。

由于紫外雪崩光电二极管具备量子效率高、内部增益高、尺寸小、运行消耗低、稳定性高、探测结果精确等优点，使其综合性能明显由于其他紫外探测器件。目前，许多紫外雪崩光电二极管采用Ⅲ族氮化物的半导体为材料进行制作，由此制成的器件具备一定的优点，但其位错密度较大，会产生暗电流，导致其性能和稳定性下降。因此，一种更为优异的材料4H-SiC，作为制作紫外雪崩光电二极管的理想材料被发现，其具备缺陷密度低，且材料生长和用于制作的工艺比较成熟的优点。

目前市场上已研制出许多能够进行单光子紫外探测的SiC紫外雪崩光电二极管，在一定程度上为各个领域的研究和使用提供了极大的便利，满足了许多使用者的需求，但现有的器件中仍旧存在着一些缺陷，需要进一步改进，以满足更高层次的需求。其缺点如下所示：(1)现有紫外雪崩光电二极管中的p型层由于其外延生长的影响，难以满足平面紫外雪崩光电二极管的制作要求；(2)受SiC紫外雪崩光电二极管的阵列雪崩增益一致性相对较差的不利影响，其阵列应用存在一定问题；(3)单光子探测会受到盖格模式下的高暗计数的影响，在该影响的作用下，其探测性能会有所下降。

发明内容

本发明的目的是解决SiC紫外雪崩光电二极管存在的阵列雪崩增益一致性较差、有效填充因子量小的问题，提供一种量子效率高、紫外与可见光抑制比好、可提高有效填充因子、暗计数低的紫外雪崩光电二极管。

本发明所采用的技术方案：一种紫外雪崩光电二极管，包括：n型SiC衬底、p⁺欧姆接触层、n^-倍增层、n型电荷控制层、n^-吸收层、n型过渡层、n⁺欧姆接触层、p触点电极、n触点电极，所述各层按照从下至上的顺序依次为n型SiC衬底、p⁺欧姆接触层、n^-倍增层、n型电荷控制层、n^-吸收层、n型过渡层、n⁺欧姆接触层，所述p触点电极位于p⁺欧姆接触层上；所述n触点电极位于n⁺欧姆接触层上。

所述n型SiC衬底半径为150μm。

所述p⁺欧姆接触层厚度为3.0μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度N_A为6×10¹⁸cm^-3。

所述n^-倍增层厚度为0.2μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度N_D为2×10¹⁵cm^-3。

所述n型电荷控制层厚度为0.2μm，其Al离子单位体积内的掺杂浓度N_D为1×10¹⁸cm^-3。