[发明专利]一种新型红外探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型红外探测器，其制备方法包括：1)Si衬底上外延生长高阻GaN缓冲层；2)高阻GaN缓冲层上生长本征掺杂GaN层；3)本征掺杂GaN层上淀积一层氧化铝；4)氧化铝上生长一层红外吸收材料，并通光刻、刻蚀工艺选择性刻蚀掉氧化铝和红外吸收材料；5)在无氧化铝的本征掺杂GaN层区域上，淀积叉指型金属电极和反射金属栅；6)选择性刻蚀Si衬底，形成隔热槽。本发明利用了声表面波共振效应以及红外吸收材料对热辐射敏感的特点，通过热辐射加热红外吸收材料引起GaN材料膨胀而改变声波的传播速度，从而使得声波的共振频率发生偏移，即实现了对红外热辐射的灵敏探测。

技术领域

本发明涉及红外探测领域，具体为一种新型红外探测器及其制备方法。

背景技术

GaN材料具有宽禁带、高击穿临界电场、高电子饱和漂移速度、耐高温和强抗辐射性等特点，是最有潜力的第三代宽禁带半导体材料之一，也是发展激光器和探测器的核心材料，并到了广泛的关注。但是由于GaN材料的禁带宽度高达3.4eV，因此作为光电探测器，GaN基探测器只能够探测紫外波段，从某些方面来说，这会限制GaN的应用范围，尤其是在红外热辐射探测领域。

热敏材料是一种对红外热辐射比较敏感的材料，吸收红外辐射之后，材料本身的一些物理特性会发生明显的改变，而利用该特点热敏材料已经被广泛应用于工业制造、生物医学、航空航天、军事等领域。因此，基于GaN材料和热敏材料二者的互补性有点，能够开发适用于高温、高压和高磁场环境中新型热红外传感器件，拓展GaN材料的应用和发展前景。

发明内容

基于上述提到的应用开发前景，本发明创新性地提出了一种新型红外探测器及其制备方法，不仅利用了GaN材料本身本身具有的耐高温、高压的特点，而且利用了热敏材料灵敏、优异的红外吸收特点。此外，该发明利用了声表面波共振效应，而且将红外热辐射信号转化成声波共振信号，并通过输出叉指电极对共振频率信号进行输出，实现高灵敏的红外探测。

具体方法包括：

1)Si衬底上生长高阻GaN缓冲层；

2)高阻GaN缓冲层上生长本征掺杂GaN层；

3)本征掺杂GaN层上选淀积一层氧化铝；

4)氧化铝上生长一层红外吸收材料，并通光刻、刻蚀工艺选择性刻蚀掉氧化铝和红外吸收材料；

5)在无氧化铝的本征掺杂GaN层区域上，淀积叉指型金属电极和反射金属栅；

6)选择性刻蚀Si衬底，形成隔热槽。

优选地，所述1)中的高阻GaN缓冲层厚度为0.2μm～4μm；

优选地，所述2)中的本征掺杂GaN层厚度为0.5μm～2μm；

优选地，所述3)中的氧化铝钝化层厚度为20nm～200nm；

优选地，所述4)中的红外吸收材料为炭黑、纳米CuS、纳米银导材料等红外热敏材料，厚度0.1μm～10μm；

优选地，所述5)中的叉指型金属电极和金属反射栅，其中叉指金属或金属栅条间距为1～5μm，30～100个周期；

优选地，所述6)中的隔热槽，其位置于氧化铝的正下方，且大于氧化铝的面积；

优选地，由上述方法制得的新型红外探测器。