[发明专利]光伏型碲镉汞红外探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及红外探测技术领域，具体公开了一种光伏型碲镉汞红外探测器及其制备方法，包括：衬底；第一吸收层，形成在所述衬底上；第二吸收层，形成在所述第一吸收层上；光电增益功能层，形成在所述第二吸收层上；钝化层；上电极，覆盖所述上电极窗口；下电极，覆盖所述下电极窗口。本发明器件含有光电增益功能层，通过界面陷阱俘获光生电子，产生库伦场，诱导界面能带弯曲，增强了空穴从外电路的隧穿注入(即界面陷阱诱导的量子隧穿)，从而大大提高单位时间内流经器件的电子数，使得器件的光电转换效率(EQE)大于100％，提高了光伏型碲镉汞红外探测器的器件灵敏度。

技术领域

本发明涉及红外探测技术领域，具体公开了一种光伏型碲镉汞红外探测器及其制备方法。

背景技术

红外探测是公认的至关重要的传感器技术。红外探测器(Infrared Detector)是将入射的红外辐射能量转变成电信号输出的器件，其在军事、工业生产、商业市场等领域拥有广泛应用，特别是在预警、国防安全方面发挥着不可替代的作用。在红外光谱应用方面，窄禁带半导体材料碲镉汞(HgCdTe)是发展良好的成熟的材料体系，成为最优选的红外探测器材料之一。

在上个世纪中期，光导型碲镉汞红外探测器得到了巨大的关注和发展，延至目前各国在空间遥感长波红外波段仍然采用光导型碲镉汞红外探测器。与此同时，碲镉汞器件的研究逐步转向光伏型探测器和焦平面探测器。目前，基于碲镉汞的光伏型红外探测器的光电转换效率(External Quantum Efficiency，EQE)通常小于100％，这不利用进一步提升红外探测器的灵敏度。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光伏型碲镉汞红外探测器及其制备方法，旨在解决上述至少一个技术问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种光伏型碲镉汞红外探测器，包括：

衬底；

第一吸收层，形成在所述衬底上；

第二吸收层，形成在所述第一吸收层上；

光电增益功能层，形成在所述第二吸收层上；

钝化层，覆盖所述第一吸收层的部分台面、所述第二吸收层的侧面以及所述光电增益功能层的侧面，并覆盖所述光电增益功能层上表面的相对两侧，覆盖所述光电增益功能层上表面的钝化层中间形成有上电极窗口；覆盖所述第一吸收层的部分台面的钝化层两侧的台面上分别开设有下电极窗口；

上电极，覆盖所述上电极窗口；

下电极，覆盖所述下电极窗口。

另外，本发明提出了一种光伏型碲镉汞红外探测器的制备方法，包括以下步骤：

制备衬底；

在衬底上形成第一吸收层；

在第一吸收层形成第二吸收层，任选去除表面杂质；

在第二吸收层形成光电增益功能层；

通过光刻形成焦平面台面图形；

清洗后，转入沉积腔室形成钝化层，退火处理；

采用湿法腐蚀工艺在所述钝化层上形成上电极窗口、下电极窗口；

分别沉积覆盖所述上电极窗口、下电极窗口的金属，以形成上电极与下电极。

另外，本发明的上述光伏型碲镉汞红外探测器还可以具有如下附加的技术特征。

根据本发明的一个实施例，所述第一吸收层为n型，所述第二吸收层为p型，所述光电增益功能层包括电子给体材料以及电子受体材料，且两者的质量比为100:(1～10)；或