[发明专利]应变补偿型量子级联探测器

说明书

本公开提供一种应变补偿型量子级联探测器，包括：衬底；下接触层，外延生长于衬底之上；周期性应变补偿量子级联功能层，外延于下接触层之上，包括多个级联周期；上接触层，外延于周期性的应变补偿量子级联功能层之上；下接触电极，位于刻蚀上接触层和周期性应变补偿量子级联功能层结构而露出的下接触层表面；以及上接触电极，位于上接触层的表面；其中，每个所述级联周期由下至上包括：吸收区和弛豫区；所述吸收区为与衬底晶格匹配的材料；所述弛豫区包括多层交替的应变补偿的势垒层和势阱层组成多量子阱结构，均为与衬底晶格不匹配的材料。

技术领域

本公开涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种应变补偿型量子级联探测器。

背景技术

半导体红外探测器在军用，民用各方面有着广泛的用途和强烈的需求。当前，商用的红外探测器以碲镉汞(HgCdTe)探测器和光导型量子阱探测器(QWIP)为主。但是HgCdTe探测器缺乏大面积均匀衬底，材料制备均匀性难控，其大规模面阵应用受到限制；而QWIP是光导型探测器，虽然材料生长体系已经成熟，但是其工作在偏压条件下，无法避免强的暗电流，应用在焦平面成像时，为了避免焦平面器件读出电路饱和，其积分时间不能太长，其大面阵器件的应用受到限制。量子级联探测器(QCD)作为一种光伏型探测器，具有功耗低，暗电流小的优点，在焦平面器件的应用中能够具有更长的积分时间，提高器件的成像精度，而且在材料生长方面也已经具备成熟的外延生长技术，但是目前在长波波段尚未实现室温工作，长波QCD探测率、响应度均有待提高。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种应变补偿型量子级联探测器，以缓解现有技术中量子级联探测器探测率较低、响应度较低等技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种应变补偿型量子级联探测器，包括：衬底；下接触层，外延生长于衬底之上；周期性应变补偿量子级联功能层，外延于下接触层之上，包括多个级联周期；上接触层，外延于周期性的应变补偿量子级联功能层之上；下接触电极，位于刻蚀上接触层和周期性应变补偿量子级联功能层结构而露出的下接触层表面；以及上接触电极，位于上接触层的表面；其中，每个所述级联周期由下至上包括：吸收区、弛豫区；所述吸收区为与衬底晶格匹配的材料；所述弛豫区包括多层交替的应变补偿的势垒层和势阱层组成多量子阱结构，均为与衬底晶格不匹配的材料。

在本公开实施例中，所述衬底为磷化铟，弛豫区势垒层为铟铝砷，其中Al组分变化范围：0.48-1；弛豫区势阱层为铟镓砷，其中Ga组分变化范围：0.47-0。

在本公开实施例中，所述衬底为磷化铟，弛豫区势垒层为铟镓磷，其中Ga组分变化范围：0-1；弛豫区势阱层为铟砷磷，As组分变化范围：0-1。

在本公开实施例中，所述衬底为磷化铟，弛豫区势垒层为铟镓磷，其中Ga组分变化范围：0-1；弛豫区势阱层为铟镓砷，Ga组分变化范围：0.47-0。

在本公开实施例中，所述衬底为砷化镓，弛豫区势垒层为镓砷磷，其中As组分变化范围0-1；弛豫区势阱层为镓砷锑，As组分变化范围：0-1。

在本公开实施例中，所述衬底为砷化镓，弛豫区势垒层为镓砷磷，其中As组分变化范围0-1；弛豫区势阱层为铟镓砷，In组分变化范围：0-1。

在本公开实施例中，弛豫区相邻势垒层和势阱层的材料应变类型相反，应变大小相近。

在本公开实施例中，所述衬底的制备材料包括：磷化铟或砷化镓。

在本公开实施例中，所述下接触层2和上接触层4，为施主杂质Si重掺杂的铟镓砷外延层。

在本公开实施例中，所述上接触电极6和下接触电极5的制备材料包括：钛金合金、锗金合金或镍金合金中至少一种。

(三)有益效果