[发明专利]红外光电探测器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种红外光电探测器，涉及光电技术领域，红外光电探测器包括本征衬底层、以及位于本征衬底层一侧的纳米线、金属线和电极，由于本征衬底层和纳米线均包括锗锡材料，因此不仅增强了半导体材料本征吸收，也能够扩展中红外探测器的光响应截止波长；同时，金属线结构与纳米线结构的引入可有效提高光电探测器在红外通信波段的响应度，拓宽光电探测器的探测范围。此外，纳米线包括多条第一纳米线和多条第二纳米线、且多条第一纳米线与多条第二纳米线垂直，此种设计方式可使红外光电探测器呈对称结构，当入射光在0到360°之间变化时，红外光电探测器的光吸收性能基本上不发生变化，保证了红外光电探测器的可靠性。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种红外光电探测器及其制作方法。

背景技术

短波红外光电探测器因其在光纤通讯、片上光互连和遥感等领域广泛的应用前景而引起了人们越来越多的关注。IV族材料具备与标准互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容的特性，因而在众多的红外探测器材料竞争中占据优势。但对于传统Si、Ge材料，其光探测的截止波长分别位于1100nm和1600nm，在应用最为广泛的红外通信窗口1550nm处无响应或响应很低，在波长更长的红外波段响应几乎为零。

为此，基于IV族GeSn合金材料的红外光电探测器应运而生。相关技术中，将Sn掺入Ge晶格中形成GeSn合金，在适当Sn组分下，GeSn合金能够转变为直接带隙材料，并且随着Sn组分不断增加，GeSn合金的带隙将不断减小，有助于提高光吸收并扩展材料的光响应截止波长。

然而，GeSn红外光电探测器响应度不够高、信噪比差等问题仍然突出，进而导致其无法满足红外通信波段的探测需求。因此，在确保工艺可行性和控制制造成本的基础上，如何增强GeSn红外光电探测器在红外通信波段的探测效率是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种红外光电探测器及其制作方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供一种红外光电探测器，包括：

本征衬底层；

位于所述本征衬底层一侧的纳米线、金属线和电极；

其中，所述纳米线包括多条第一纳米线、以及与所述第一纳米线垂直的多条第二纳米线，所述第一纳米线与所述第二纳米线交叉形成多个单元格，所述本征衬底层和所述纳米线包括锗锡材料；

所述金属线位于所述单元格内；所述金属线包括第一金属线和第二金属线，所述第一金属线与所述第一纳米线的延伸方向相同，所述第二金属线与所述第二纳米线的延伸方向相同；

所述电极包括第一电极和第二电极；在所述第二纳米线的延伸方向上，距离最远的两条第一纳米线分别与所述第一电极和所述第二电极接触，或者在所述第一纳米线的延伸方向上，距离最远的两条第二纳米线分别与所述第一电极和所述第二电极接触。

在本发明的一个实施例中，所述第一纳米线与所述第二纳米线的数量相同，各所述单元格包括两条第一金属线和两条第二金属线。

在本发明的一个实施例中，所述金属线的制作材料包括金、银中的至少一种。

在本发明的一个实施例中，所述纳米线和所述金属线的占空比相等。

在本发明的一个实施例中，所述纳米线和所述金属线的占空比均为1/8。

在本发明的一个实施例中，所述单元格为正方形，所述正方形的边长为0.3μm；

沿垂直于所述本征衬底层所在平面的方向，所述纳米线的高度为0.3μm，所述金属线的高度为115.3nm。

在本发明的一个实施例中，所述电极的制作材料包括金、银、铝中的至少一种。