[发明专利]一种III族氮化物半导体可见光雪崩光电探测器及制备方法

权利要求书

1.一种III族氮化物半导体可见光雪崩光电探测器，其特征在于，包括衬底(101)及在衬底(101)上生长的外延层结构；其中，所述外延层结构按照从下至上的生长顺序依次为非故意掺杂AlN缓冲层(102)、非故意掺杂Al_xGa_1-xN缓冲层(103)、n型重掺杂Al_yGa_1-yN欧姆接触层(104)、Al组分渐变Al_zGa_1-zN极化掺杂p型层(105)、非故意掺杂GaN倍增层(106)、n型掺杂GaN电荷层(107)、In_mGa_1-mN/GaN超晶格光吸收层(108)和重掺杂n型GaN欧姆接触层(109)；

n型重掺杂Al_yGa_1-yN欧姆接触层(104)与Al组分渐变Al_zGa_1-zN极化掺杂p型层(105)形成隧穿结；

其中，Al组分x为0.3～0.7；Al组分y为0.1～0.3；Al组分z的变化区间为y～0；In_mGa_1-mN层中In组分m为0.1～0.4。

2.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体可见光雪崩光电探测器，其特征在于，所述衬底(101)为蓝宝石或SiC衬底；所述非故意掺杂AlN缓冲层(102)为低温生长，且低温AlN缓冲层(102)的厚度为10nm～30nm；或者所述非故意掺杂AlN缓冲层(102)为高温生长，且高温AlN缓冲层(102)的厚度为0.2μm～3μm。

3.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体可见光雪崩光电探测器，其特征在于，所述非故意掺杂Al_xGa_1-xN缓冲层(103)的厚度为300nm～1μm。

4.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体可见光雪崩光电探测器，其特征在于，所述n型重掺杂Al_yGa_1-yN欧姆接触层(104)的厚度为100nm～500nm，层中电子浓度为2×1018cm^-3～5×1018cm^-3。

5.根据权利要求4所述的III族氮化物半导体可见光雪崩光电探测器，其特征在于，所述Al组分渐变Al_zGa_1-zN极化掺杂p型层(105)为非故意掺杂层，采用Al组分线性渐变生长，从高Al组分线性变化至低Al组分，其厚度为50nm-200nm，对应极化掺杂空穴浓度为2.5×1017cm^-3～3.0×1018cm^-3。

6.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体可见光雪崩光电探测器，其特征在于，所述非故意掺杂GaN倍增层(106)，厚度为100nm～200nm，层中电子浓度为1×1016cm^-3～2×1017cm^-3。

7.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体可见光雪崩光电探测器，其特征在于，所述n型掺杂GaN电荷层(107)，厚度为30nm～60nm，层中电子浓度为5×1017cm^-3～3×1018cm^-3。

8.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体可见光雪崩光电探测器，其特征在于，所述In_mGa_1-mN/GaN超晶格光吸收层(108)为非故意掺杂层；每个超晶格周期中In_mGa_1-mN层厚度为2nm～4nm，GaN层厚度为2nm～6nm，总的厚度为100nm～300nm。