[实用新型]一种应力调控紫外多波长MSM光电探测器

说明书

本实用新型涉及一种应力调控紫外多波长MSM光电探测器，利用外延于同一衬底上的两组完全应变超短周期超晶格结构完成紫外双波长的窄线宽探测，不仅极大地简化了双波段探测器件材料结构、生长过程及制备工艺，而且通过精确选择、高度集成，为多波长集成的彩色成像提供基础。本实用新型通过调控单周期超晶格的阱分子、垒分子层数，使二者达到共格界面附近力平衡状态并处于完全应变；设计生长两组完全应变的超短周期超晶格，可实现针对紫外光信号的双波长探测。本实用新型通过在外延衬底同一晶向生长不同阱垒比的多组超短周期超晶格，使多个带隙处于预设波长范围，可获得窄线宽的更多波长紫外探测，从而为集成多波长的彩色成像探测提供前提。

技术领域

本实用新型涉及半导体光电子器件技术领域，更具体地说，涉及一种应力调控紫外多波长MSM光电探测器。

背景技术

紫外探测技术作为军民两用的探测技术，在导弹制导与预警、航空航天跟踪与控制、紫外非视线光通信，以及生化医疗检测和分析等领域有着广泛的应用需求。近年来，随着紫外探测材料质量与器件性能的不断提升，人们期待性能更佳、功能更强的紫外光电探测器，以获取更丰富的目标信息。因此，现有技术的单波段紫外探测器件的功能需要拓展，如何通过精确选择、高度集成、灵敏探测多波长光信息，进一步丰富紫外区域的“色彩”，将黑白成像指引向彩色成像，已成为紫外光电探测技术中极具挑战性的前沿研究热点。

然而，当前发展双波长乃至多波长的紫外光电探测器并没有较完备的制备技术，如中国发明专利申请200510025439.0公开了一种紫外双波段氮化镓探测器，通过电介质材料构成反射镜可实现针对250-300nm和320-365nm波段的紫外探测。但两个吸收波段的结构分别外延在衬底的正面和背面，所涉及材料生长、制备工艺及光路系统都较复杂，且波长间距不够精确，不具备彩色成像的潜力，极大地限制了器件的性能与应用。

中国发明专利申请201710037368.9公开了包括探测器模块、多波段滤光片等构成的一种集成光纤的多光谱红外成像探测器，能够满足高精度、窄间距的成像探测需求。但该多波段系统相当于多个子模块的集成，随着所探测波长范围的增加，器件体积规模相应增大，使得子模块间的精准拼接难度增大。

因此，发展双波长乃至多波长集成的紫外探测器件势在必行，尤其是从材料结构设计角度出发，开发可适应精确选择波长的多波长探测结构，对提升紫外光电探测水平具有重要的指导意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应力调控紫外多波长MSM光电探测器，不仅极大地简化了双波段探测器件的材料结构、生长过程及制备工艺，而且通过精确选择、高度集成，为多波长集成的彩色成像提供基础。

本实用新型的技术方案如下：

一种应力调控紫外多波长MSM光电探测器，自下而上包括衬底、缓冲层、至少两组超短周期超晶格应变层，以及金属叉指电极；在下的超短周期超晶格应变层的阱宽大于在上的超短周期超晶格应变层的阱宽。

作为优选，金属叉指电极设置于最上层的超短周期超晶格应变层的上表面，作为所有超短周期超晶格应变层的共用电极；

或者，金属叉指电极分别独立设置于每个超短周期超晶格应变层的上表面，将各自表面附近吸收产生的光生载流子转换为光电流。

作为优选，包括在下的第一超短周期超晶格应变层、在上的第二超短周期超晶格应变层，共两组超短周期超晶格应变层。

作为优选，衬底为同质衬底或异质衬底。

作为优选，超短周期超晶格应变层由氮化镓单分子层与氮化铝单分子层交替生长形成第I类超晶格。

作为优选，单个周期氮化镓阱层宽度大于等于1个原子层且小于等于10个原子层；单个周期垒层氮化铝厚度大于等于4个原子层且小于等于10个原子层。

本实用新型的有益效果如下：