[发明专利]一种低击穿电压雪崩光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公布了一种低击穿电压雪崩光电探测器及其制备方法，一种低击穿电压雪崩光电探测器包括：衬底、吸收层、倍增层、p⁺层、保护层、n型电极、p型电极，一种低击穿电压雪崩光电探测器制备方法包括：PN结制备、制备保护层、制备电极。本发明通过优化各层厚度和掺杂浓度、分离吸收层和倍增层、优化结构来提高器的件可见盲性、量子效率、灵敏度、响应速度并降低击穿电压，提供一种击穿电压低、优化各层厚度与掺杂浓度、灵敏度更高、量子效率更高、响应速度快、吸收层与倍增层分离、可见盲性更好的低击穿电压雪崩光电探测器及其制备方法。

技术领域

本发明涉及光电探测器领域，尤其涉及低击穿电压雪崩光电探测器及其制备方法。

背景技术

紫外光是指波长在10～400nm之间的电磁波或光线的总称，人肉眼看不到，但却实实在在存在与人们生活的各个方面，例如紫外杀菌、验钞、医疗检查等，人们已能够将这看不到的紫外光应用于多个领域，进行着不同的工作，由于紫外光广泛存在于各中场所，且可作为一些重要的指标，因此人们研发出了专门探测紫外光的光电设备，紫外光电探测器，其在通信、军事、市政安全等多个领域都有着重要价值，例如火灾探测、癌症检查、辐射测量、导弹制导以及探测生化武器等。

随着科学技术的发展，人们对紫外探测的认识逐渐加深，也渐渐意识到紫外探测器的重要性，因此对其进行了深入研究，研发出了多种结构的紫外探测器，现在紫外探测器主要用于进行空气污染检测、隐蔽通讯、物理研究等，而在这些方面往往有着特殊要求，这使得紫外探测器必须能够对微弱的紫外信号产生响应，也就是高灵敏度，同时还要有可见盲性、暗电流不能高、量子效率要高等特性。

为了应对使用中对紫外探测器的要求，人们研发出了多种结构的探测器：MSM结构探测器、紫外雪崩光电探测器、光电导结构以及PIN型光电探测器，其中紫外雪崩探测器的特点在于能对微弱的紫外信号做出快速响应，且带宽大，因此在生物检测、医疗和通信方面应用极为广泛。

对于制作紫外雪崩二级管的材料也有不少，但其中以4H-SiC最为优异，而4H-SiC制备的SAM结构紫外雪崩二级管更是能够同时满足暗电流低、响应时间短、过剩噪音低等多项要求，可以说是性能最为优越的紫外探测器，但其也存在缺点，该探测器的击穿电压较高，只有在较高的电压下才会出现PN结击穿进而引发雪崩倍增效应，探测器才会动作，因此较高的击穿电压不利于其进行紫外探测。

发明内容

本发明的目的是解决现有4H-SiC雪崩光电探测器存在的击穿电压高、吸收层厚度不合理、灵敏度有限的问题，提供一种击穿电压低、优化各层厚度与掺杂浓度、灵敏度更高、量子效率更高、响应速度快、吸收层与倍增层分离、可见盲性更好的低击穿电压雪崩光电探测器及其制备方法。

本发明所采用的技术方案：一种低击穿电压雪崩光电探测器，包括：衬底、吸收层、倍增层、p⁺层、保护层、n型电极、p型电极。

所述衬底为n⁺型4H-SiC衬底，掺杂有磷，掺杂浓度为1.5×10²¹/cm³，其厚度为450μm，同时衬底也作为n型欧姆接触层，衬底有深度1.5μm的台面。

所述吸收层位于衬底之上，厚度1.3μm，掺杂浓度为1×10¹⁵/cm³，对照射进来的光子进行吸收，并产生光电载流子。

所述倍增层位于吸收层之上，为n型4H-SiC层，有深度0.4μm的台面，掺杂浓度介于吸收层与p⁺层之间，厚度0.3μm，掺杂浓度为3×10¹⁷/cm³，该层的作用是使得产生的载流子发生倍增，且电场高而分布均匀，以确保雪崩倍增效应明显。