[发明专利]p-BN/i-AlGaN/n-AlGaN的紫外探测器及制作方法

说明书

本发明公开了一种p‑BN/i‑AlGaN/n‑AlGaN的紫外探测器及其制作方法，主要解决现有AlGaN基紫外探测器的响应时间较长、量子效率较低以及光谱响应度较差的问题。其自下而上包括：衬底、AlN成核层、AlN本征层、AlGaN本征层、n型AlGaN层、n电极、i型AlGaN层、P型BN层和p电极，其特征在于，p型BN层采用厚度为60‑100nm的Mg掺杂的纤锌矿氮化硼材料，掺杂的浓度为5×10¹⁷‑1×10¹⁹cm^‑3以上的Mg掺杂的纤锌矿氮化硼材料。本发明由于P型氮化硼能够有效地提供空穴，使得探测器的响应时间变短、量子效率以及光谱响应度提升，可用于光通信、生化分析、臭氧检测和公安刑侦。

技术领域

本发明属于半导体光电子器件技术领域，尤其是一种紫外探测器，可用于光通信、生化分析、生物医药测试、臭氧检测和公安刑侦。

技术背景

探测技术分为紫外探测、红外探测和激光探测三部分。与激光探测、红外探测一样，紫外探测技术在军事以及民用领域中都愈发的重要。在军事领域，利用紫外探测技术，使得光通信和生化分析等领域飞速发展，引起军方对此高度重视。在民用领域，利用紫外探测技术，使得生物医药测试、臭氧检测和公安刑侦等变得非常便利。因此紫外探测技术成为军事以及民用领域中不可或缺的光电探测技术。

GaN基材料由于其热导率非常大，具有稳定的物理和化学特性，禁带宽度宽，及电子饱和速率大和击穿电场高这些突出的电学特性，所以GaN基材料非常适合制作紫外探测器件。针对飞行目标能释放大量紫外线的特性，若采用GaN作为基本材料制作的紫外探测器可以对该飞行目标进行有效的探测和跟踪。由于GaN材料比硅、砷化镓等半导体材料具有更多的优势，因而紫外探测在材料的选用方面越来越普遍的采用GaN材料，其中p-i-n型探测器是目前最常用的器件，该器件具有低工作电压、低暗电流、高量子效率、响应速度快、制造技术和半导体的平面工艺可以融合的优势。

现有技术中通过在GaN中掺Al可形成AlGaN三元合金，并通过改变合金中Al的比例，可使AlGaN的禁带宽度在3.4eV～6.2eV的范围内连续变化，AlGaN紫外探测器的截止波长能从365nm变化到200nm。但是，随着AlGaN材料Al组分的增大，材料外延的难度也会增大，AlGaN材料的施主杂质和受主杂质的离化能随Al组分的增加而增大，降低了其载流子的浓度，尤其是P型的AlGaN材料的空穴浓度极低。除此之外随着Al组分的增加，材料的外延质量下降，补偿中心和散射中心的增多造成其迁移率也降低，使得P型AlGaN材料的电导率极低，并无法与金属形成良好的欧姆接触。由此导致探测器的响应时间变长、量子效率下降以及光谱响应度变差等。因此如何获得一种能够与AlGaN材料体系匹配，拥有良好P型导电率的P型材料，是目前AlGaN基紫外探测器研发的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的已有技术的不足，提出一种p-BN/i-AlGaN/n-AlGaN的紫外探测器及制作方法，以缩短响应时间、提高量子效率以及光谱响应度。

为实现上述目的，本发明的p-BN/i-AlGaN/n-AlGaN的紫外探测器，自下而上包括：衬底、AlN成核层、AlN本征层、AlGaN本征层、n型AlGaN层、i型AlGaN层、P型BN层，其特征在于，P型BN层采用厚度为60-100nm的Mg掺杂的纤锌矿氮化硼材料，掺杂的浓度为5×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3。

作为优选，所述AlN成核层的厚度为5-15nm。

作为优选，所述AlN本征层的厚度为20-300nm。

作为优选，所述AlGaN本征层的厚度为500-2000nm。

作为优选，所述n型AlGaN层的Si掺杂浓度为2×10¹⁸cm^-3，其厚度为300-500nm。