[发明专利]中远红外雪崩光电探测器

说明书

本发明公开了一种中远红外雪崩光电探测器，包括：至下而上依次连接的衬底、缓冲层、下欧姆接触层、倍增层、电荷层、渐变层、吸收层和上欧姆接触层，且衬底和缓冲层的掺杂类型为n型；或至下而上依次连接的衬底、缓冲层、第二欧姆接触层、吸收层、渐变层、电荷层、倍增层和第一欧姆接触层，且所述衬底和缓冲层的掺杂类型为p型；其中，倍增层为AlAs_xSb_1‑x材料，且0.12≤x≤0.18，渐变层为多个(InAs)_m/(AlAs_0.15Sb_0.85)_n量子阱结构或In_yAl_1‑yAs_zSb_1‑z材料，吸收层的探测波长为中远红外波段。本发明提供的该中远红外雪崩光电探测器，可以阻挡暗电流，降低噪声，无需降温装置，提高器件的工作温度，降低成本，使用方便。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种波长大于3.0微米的中远红外雪崩光电探测器。

背景技术

中远红外雪崩光电探测器无论是在军事领域还是在民用领域都具有非常重要的应用，比如夜视、预警、环境监测、单光子探测和自由通信等。目前商业化的中远红外探测器主要是碲镉汞材料，但是碲镉汞雪崩光电探测器需要在低温下工作，增加了配置低温带来的成本，同时使用不方便。另外目前研究比较多的纯InAs雪崩光电探测器，为了获得高增益，需要外延生长较厚的InAs材料，增加成本，同时需要确保该层材料里的载流子浓度要低，处于10¹⁴cm^-3量级，给外延生长带来了巨大的挑战。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种中远红外雪崩光电探测器，以至少部分解决上述技术问题。

(二)技术方案

有鉴于此，本发明提供了一种中远红外雪崩光电探测器，包括：

至下而上依次连接的衬底1、缓冲层2、下欧姆接触层3、倍增层4、电荷层5、渐变层6、吸收层7和上欧姆接触层8，且衬底1和缓冲层2的掺杂类型为n型；或

至下而上依次连接的衬底1、缓冲层2、第二欧姆接触层8、吸收层7、渐变层6、电荷层5、倍增层4和第一欧姆接触层3，且所述衬底1和缓冲层2的掺杂类型为p型；

其中，倍增层4为AlAs_xSb_1-x材料，且0.12≤x≤0.18，渐变层6为多个(InAs)_m/(AlAs_0.15Sb_0.85)_n量子阱结构或In_yAl_1-yAs_zSb_1-z材料，吸收层7的探测波长为中远红外波段。

进一步的，其中：

一些实施例中，衬底1为InAs或者GaSb衬底。

一些实施例中，缓冲层2为InAs或者GaSb材料，厚度为0.3微米～0.5微米。

一些实施例中，下欧姆接触层3的厚度为0.5微米～1微米，掺杂类型为n型，载流子浓度为5×10¹⁷cm^-3～2×10¹⁸cm^-3。

一些实施例中，上欧姆接触层8的厚度为0.5微米～1微米，掺杂类型为p型，载流子浓度为5×10¹⁷cm-3～2×10¹⁸cm^-3。

一些实施例中，倍增层4的厚度为0.5微米～1微米，载流子浓度≤1×10¹⁶cm^-3。