[发明专利]双异质结光敏二极管及制备方法

说明书

双异质结光敏二极管及制备方法，属于电子信息材料与元器件领域，本发明的双异质结光敏二极管，其特征在于，包括自下而上顺序设置的单晶基片、第一硫族化合物层、窄禁带半导体材料层、第二硫族化合物层，窄禁带半导体材料层覆盖第一硫族化合物层上表面的局部，第一硫族化合物层的上表面和第二硫族化合物层的上表面各设置有电极；所述窄禁带半导体的材料包含Pb_1‑xSn_xSe或Pb_1‑xSn_xTe，其中0≤x≤1；所述第一硫族化合物层的材料包含Mo_1‑yW_ySe₂，其中0≤y≤1；所述第二硫族化合物层的材料包含Hf_zZr_1‑zSe₂，其中0≤z≤1。本发明具有优良光电响应特性。

技术领域

本发明属于电子信息材料与元器件领域，可用于红外信号的探测。

背景技术

红外探测在军用和民用领域都有着极为广泛的应用，基于光电效应的红外探测又是红外探测器件的主流技术。常见的用于红外探测的窄带隙半导体材料有PbS、PbSe、PbTe、HgCdTe以及由SnSe、SnTe、PbSe、PbTe所形成的固溶体。HgCdTe虽然探测性能好，但其Hg-Te键能弱，热稳定性差。Ⅳ-Ⅵ族半导体PbS、PbSe、PbTe、SnSe、SnTe、PnSnSe、PbSnTe也都是重要的红外探测材料，具有优异的红外响应特性，但也存在两大材料性能缺点，第一，这类材料往往具有较高的结点常数，其基于pn结的光电探测器具有较高的结电容，这就导致器件的频率响应特性较差；第二，这类材料的热膨胀系数往往较大，通常达到约20ppm/K，而Si等常见半导体材料热膨胀系数通常介于4～6ppm/K，差异巨大，这不仅制约了Ⅳ-Ⅵ族半导体在Si等基片上的外延生长质量，也容易引起在高低温循环过程中器件的失效，从而削弱了其在大面阵成像芯片研制的技术价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有优良光电响应特性的双异质结光敏二极管及制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，双异质结光敏二极管，其特征在于，包括自下而上顺序设置的单晶基片、第一硫族化合物层、窄禁带半导体材料层、第二硫族化合物层，窄禁带半导体材料层覆盖第一硫族化合物层上表面的局部，第一硫族化合物层的上表面和第二硫族化合物层的上表面各设置有电极；

所述窄禁带半导体材料层的材料包含Pb_1-xSn_xSe或Pb_1-xSn_xTe，其中0≤x≤1；

所述第一硫族化合物层的材料包含Mo_1-yW_ySe₂，其中0≤y≤1；

所述第二硫族化合物层的材料包含Hf_zZr_1-zSe₂，其中0≤z≤1。

所述窄禁带半导体材料层的厚度为30纳米～300纳米,

所述第一硫族化合物层的厚度为1.3纳米～13纳米,

所述第二硫族化合物层的厚度为1.3纳米～13纳米。

本发明中，以“～”符号表示的范围包含端点数值。

所述单晶基片的材质为硅单晶、覆盖有二氧化硅层的硅单晶、硒化镉单晶或锑化镓单晶。

本发明的双异质结光敏二极管的制备方法包括下述步骤：

1)清洗单晶基片；

2)在单晶基片上顺序逐层设置第一硫族化合物层、窄禁带半导体层和第二硫族化合物层；