[实用新型]一种多量子阱蓝光探测器

说明书

本实用新型公开了一种多量子阱蓝光探测器，所述探测器包括从下到上依次排布的衬底、缓冲层、GaN/InGaN多量子阱层和金属层电极，缓冲层为从下到上依次排布的AlN层、AlGaN层和GaN层，GaN/InGaN多量子阱层为在缓冲层上依次交替生长的GaN层和InGaN层，交替生长的周期为6~8，GaN层的厚度为12~15 nm，InGaN层的厚度为3~5nm。通过优化探测器件的芯片参数，提升了蓝光波段的量子效率；在探测芯片表面进行蓝光增敏微纳结构设计，有效降低表面对蓝光的反射损耗，增强蓝光谐振吸收，实现高灵敏度高带宽探测。

技术领域

本实用新型涉及可见光探测器领域，特别涉及一种多量子阱（MQW）蓝光探测器。

背景技术

III族氮化物半导体材料拥有优良的光学、电学、热学、化学、机械性能，因此，Ⅲ族氮化物光电器件和功率器件得到了国内外科研人员的广泛关注和重点研究。

作为第三代半导体材料研究热点之一的InGaN材料拥有良好的物理化学性质。它的电子迁移率高、热稳定性好、化学稳定性好。可以通过调整合金中 In的组分，实现禁带宽度从 3.4 eV到 0.7 eV的连续调节，从而使得InGaN探测器能够实现覆盖整个可见光波段的连续探测，相比光电倍增管，InGaN探测器具有体积小、易携带、易集成、击穿电场高（ 1MV/cm）、工作电压低、节能环保、无需滤光系统等优势。

虽然InGaN基探测器材料生长研究取得了一定研究进展，但是到目前为止还没有实现商品转化。制约InGaN探测器发展和应用的根本问题是材料质量问题。一方面，由于InGaN和Si衬底之间存在着较大的晶格失配(16.9%),因此在InGaN外延层中也容易产生较高密度的位错。另一方面，由于InGaN材料容易发生分相，特别In组分越高越容易发生分相。同时，在GaN材料上生长InGaN，由于InGaN与GaN之间存在晶格失配，随着厚度增加会发生弛豫，产生缺陷，这些都可以作为俘获载流子。从而降低载流子输运特性，导致InGaN探测器的量子效率下降，影响响应速和灵敏度等。

实用新型内容

为了解决以上问题，本实用新型的目的在于提供了一种多量子阱蓝光探测器，采用GaN/InGaN多量子阱材料制备蓝光探测器。其具有以下突出优势：一，GaN/InGaN MQW具有超晶格结构，InGaN厚度较低，材料未弛豫，可减少缺陷产生，材料质量更好；二，直接生长InGaN较为困难，易发生相分离。采用GaN/InGaN MQW由于InGaN薄膜厚度较低，减少相分离，提高InGaN材料的晶体质量，从而获得高性能蓝光探测器，具有量子效率高，响应速度快和灵敏度高等优点，经测试，响应时间由500 ms缩短为300 ms；三，通过在缓冲层上依次交替生长的GaN层和InGaN层，交替生长6~8个周期，将GaN层的厚度控制在12~15 nm，InGaN层的厚度控制在3~5nm，使InGaN表面有更多的富In团簇，使GaN/InGaN多量子阱材料制备蓝光探测器有更高的量子效率；四，通过AlN/AlGaN/GaN缓冲层，过滤位错，释放应力，使缺陷密度由10⁹减小到10⁶，使生长的InGaN材料质量更好；五，通过Ti/Ni/Au金属层，制作肖特基接触电极，暗电流由10^-6A减小到10^-7A，增强载流子注入效率，减小漏电。

本实用新型的目的至少是通过以下技术方案之一实现的。

本实用新型提供了一种多量子阱蓝光探测器，包括从下到上依次排布的衬底、缓冲层、GaN/InGaN多量子阱层和金属层电极，缓冲层为从下到上依次排布的AlN层、AlGaN层和GaN层，GaN/InGaN多量子阱层为在缓冲层上依次交替生长的GaN层和InGaN层，交替生长的周期为6~8，GaN层的厚度为12~15 nm，InGaN层的厚度为3~5nm。

优选地，衬底为Si衬底。

优选地，AlN层、AlGaN层和GaN层的厚度分别为300~400 nm、600~700 nm、3~4 μm。