[发明专利]一种非极性ALGAN基肖特基紫外探测器

说明书

本发明提供一种非极性AlGaN基肖特基紫外探测器，由下至上依次设置衬底、低温AlN成核层、高温AlN缓冲层、AlN/Al_xGa_1‑xN超晶格结构、n型掺杂n‑Al_yGa_1‑yN层、n型掺杂n‑Al_zGa_1‑zN吸收层、AlN势垒增强层、金属薄膜层，在n‑Al_yGa_1‑yN层引出欧姆电极，其中0yzx1。由于非极性n‑Al_yGa_1‑yN层内存在由阳极指向阴极的横向极化电场，所以会加快光生载流子在n‑Al_yGa_1‑yN层迁移至欧姆电极处，从而极大地提高光电流的产生效率，进而提高器件的光电转换效率与响应度。插入AlN/Al_xGa_1‑xN超晶格结构，增加缓冲层势垒高度的同时，提高AlGaN外延层的晶体质量。在n‑Al_zGa_1‑zN吸收层和金属薄膜层之间插入AlN势垒增强层，可有效增加肖特基势垒高度与厚度。因此，AlN/Al_xGa_1‑xN超晶格结构和AlN势垒增强层的插入有利于减小器件的暗电流，提高探测器的信噪比和稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件领域，具体涉及一种非极性AlGaN基肖特基紫外探测器。

背景技术

随着第三代半导体材料如GaN、金刚石和SiC等大力发展，为研制高性能的紫外探测器奠定基础。特别是AlGaN材料，因为可以通过控制铝组分来调节其禁带宽度介于3.4-6.2 eV之间，对应的光谱波长覆盖365-200 nm的紫外区域，所以在紫外探测方面具有显著的优势，是制造紫外光电探测器件的理想材料。

目前，市场上应用的紫外探测器绝大部分为如图2所示的p-n结或者pin结构，通常为背入射式。与这些传统结构的紫外探测器相比，肖特基结构的紫外探测器具有独特的优势：1）对于传统p-n结或者pin结构来说，需要面对两方面的挑战，即AlGaN材料的p型掺杂和低电阻率的p型欧姆接触的获得，而肖特基结构不需要面对这些挑战；2）肖特基结构的紫外探测器具有好的高频特性和较快的响应速度；3）由于其特殊的工作原理，肖特基紫外探测器具有结构简单，体积小，易于制备、集成等特点。以上所述的优势使得制备一款体积小，成本低，性能好，固态型的紫外探测器成为了可能。

但是，如图3所示的传统的极性AlGaN基肖特基紫外探测器，由于在平行于入射光的方向上存在强度高达MV/cm量级的极化电场，因此光生载流子在欧姆接触层内垂直于极化电场横向运动至相应的电极会受到极化电场的强烈阻碍，从而使得探测器的光电转换效率不高。此外，在高Al组分AlGaN材料的生长过程中，与衬底材料之间存在的较大晶格失配和热失配也将会引入大量通常作为导电通道的位错和缺陷。而且，存在于金属-半导体界面的缺陷也极易导致隧穿电流的形成。上述这些问题造成现有的肖特基结构的紫外探测器的暗电流较大，信噪比和稳定性差，严重限制了肖特基紫外探测器的性能与发展。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种非极性ALGAN基肖特基紫外探测器，本发明提供了一种非极性AlGaN基肖特基紫外探测器，具体采用下述技术方案：

一种非极性AlGaN基肖特基紫外探测器，其特征在于：包括由下至上依次设置的衬底（101）、低温AlN成核层（102）、高温AlN缓冲层（103）、AlN/Al_xGa_1-xN超晶格结构（104）、n型掺杂n-Al_yGa_1-yN层（105）、n型掺杂n-Al_zGa_1-zN吸收层（106）、AlN势垒增强层（107）、金属薄膜层（108），在n-Al_yGa_1-yN层（105）上引出欧姆电极（109）。除衬底（101）、金属薄膜层（108）和欧姆电极（109）之外，其余各层均由非极性AlGaN基材料构成，其中0yzx1。