[发明专利]一种红外探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种红外探测器及其制备方法，包括：第一电极；Si基红外探测器，所述Si基红外探测器与所述第一电极连接；Si‑GeSi‑Ge纳米柱，述Si‑GeSi‑Ge纳米柱与所述Si基红外探测器连接；第二电极，所述第二电极与所述Si‑GeSi‑Ge纳米柱连接。所述Ge壳层具有较强的金属属性，可以与金属电极形成良好的界面接触，提高器件的光生载流子的提取效率；与此同时，可以使整个外加的偏压电场分布得更加均匀，有利于缩短光生载流子的迁移路径。Si‑GeSi‑Ge纳米柱可以起到减反膜的作用，同时其量子效应可以帮助提高对光的吸收效率。Si与Ge可以形成良好的异质结，提高对光的吸收效率。

技术领域

本发明涉及传感器加工领域，特别涉及一种红外探测器及其制备方法。

背景技术

Si基光电二极管(PD)、雪崩型光电二极管(APD)具有成本低、工艺较为成熟等优点，在红外探测领域得到了广泛的应用，是目前红外探测器的主流之一。然而，受限于材料和器件结构的原因，红外探测器的效率比较低，难以满足对深度红外检测的需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种红外探测器及其制备方法，提高器件的光生载流子的提取效率，缩短光生载流子的迁移路径，提高对光的吸收效率。

本发明还提出一种具有上述的优点的红外探测器制备方法。

根据本发明第一方面实施例的红外探测器，包括：第一电极；Si基红外探测器，所述Si基红外探测器与所述第一电极连接；Si-GeSi-Ge纳米柱，所述Si-GeSi-Ge纳米柱包括Ge壳层和GeSi中间层，所述Si-GeSi-Ge纳米柱与所述Si基红外探测器连接；第二电极，所述第二电极与所述Si-GeSi-Ge纳米柱连接。

根据本发明实施例的红外探测器，至少具有如下有益效果：所述第一电极是背电极，所述第二电极的形状是环形，所述Ge壳层具有较强的金属属性，可以与金属电极形成良好的界面接触，提高器件的光生载流子的提取效率；与此同时，可以使整个外加的偏压电场分布得更加均匀，有利于缩短光生载流子的迁移路径。Si-GeSi-Ge纳米柱可以起到减反膜的作用，同时其量子效应可以帮助提高对光的吸收效率。Si与Ge可以形成良好的异质结，提高对光的吸收效率。

根据本发明的一些实施例，所述Si-GeSi-Ge纳米柱的形状为圆形或者六边形，其直径为50-800nm，相邻所述Si-GeSi-Ge纳米柱之间的中心间距为150-1600nm，所述Si-GeSi-Ge纳米柱的高度为50-500nm；所述Ge壳层的厚度5-50nm，所述GeSi中间层的厚度为1-5nm。所述Ge壳层具有较强的金属属性，可以与金属电极形成良好的界面接触，提高器件的光生载流子的提取效率；与此同时，所述Ge壳层使整个外加的偏压电场分布得更加均匀，有利于缩短光生载流子的迁移路径。所述Si-GeSi-Ge纳米柱具有减反膜的作用，所述Si-GeSi-Ge纳米柱的量子效应提高对光的吸收效率。

根据本发明的一些实施例，所述Si-GeSi-Ge纳米柱还包括异质结，所述异质结位于Si与Ge之间。所述异质结提高对光的吸收效率。

根据本发明第二方面实施例的一种红外探测器的制备方法，包括步骤：旋涂光刻胶，在Si基红外探测器上用旋涂仪在红外光入射面均匀旋涂一层光刻胶；曝光，使用光刻机进行曝光显影；湿法刻蚀，采用腐蚀溶液进行刻蚀，获得Si纳米柱阵列；清洗，去除所述光刻胶，清洗所述腐蚀溶液；Ge膜制备，使用镀膜机在所述Si纳米柱阵列上蒸镀Ge薄膜；分步退火，包括晶化和渗入；蒸镀电极：分别在背面和正面蒸镀电极，并进行合金化，获得Si-GeSi-Ge纳米柱增强红外探测器。