[实用新型]一种倒置3μm~4.2μm nBn型InAsSb红外探测器材料结构

说明书

本发明涉及一种倒置3μm～4.2μm nBn型InAsSb红外探测器材料结构，属于光电子材料与器件技术领域。所述材料结构从上向下依次为顶电极接触层、吸收层、势垒层、底电极接触层、缓冲层和衬底；采用分子术外延法制备得到。所述材料采用倒置nBn结构，在不增大器件表面漏电流的情况下有效减小器件横向扩散电流，进而降低器件暗电流。

技术领域

本实用新型涉及一种倒置3μm～4.2μm nBn型InAsSb红外探测器材料结构，属于光电子材料与器件技术领域。

背景技术

2006年美国罗切斯特大学最先提出了基于InAsSb材料的n型接触层-B势垒层-n型吸收层(简称nBn)结构。所述nBn结构有别于传统的p-n结结构，其通过能带设计工程，将耗尽区从窄带隙吸收层移除到宽带隙半导体材料，减小产生-复合相关暗电流，同时导带中的大能量势垒起到自钝化作用能够抑制表面漏泄电流，显著降低器件暗电流，提高器件的工作温度。

现有技术中nBn结构通常采用浅台面刻蚀技术，即台面刻蚀到B势垒层，可有效减小表面漏电流但横向扩散电流显著增加，特别是对于小台面尺寸的器件，当台面尺寸小于载流子横向扩散长度时，会引起相邻台面间串音，影响器件的成像质量。通过深台面刻蚀技术，将吸收层刻开，可以消除上述横向扩散电流的影响，但会使器件暗电流增大，同时在测试使用过程中器件更容易发生击穿，器件的可靠性也会降低。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种倒置3μm～4.2μmnBn型InAsSb红外探测器材料结构，采用具有所述结构材料的红外探测器可以在不增大器件表面漏电流的情况下有效减小器件横向扩散电流，进而降低器件暗电流。

为实现本实用新型的目的，提供以下技术方案。

一种倒置3μm～4.2μm nBn型InAsSb红外探测器材料结构，所述材料结构从上向下依次为顶电极接触层、吸收层、势垒层、底电极接触层、缓冲层和衬底。

其中，顶电极接触层的厚度为100nm～300nm。优选顶电极接触层的材料为掺杂硅(Si)的n型InAs_0.91Sb_0.09单晶；Si的掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁸cm^-3。

吸收层的厚度为2000nm～3500nm。优选吸收层的材料为非故意掺杂的InAs_0.91Sb_0.09单晶。

势垒层的厚度为100nm～200nm。势垒层材料的禁带宽度大于吸收层的禁带宽度，且晶格与吸收层材料晶格匹配；优选势垒层的材料为非故意掺杂AlAs_0.08Sb_0.92单晶。

底电极接触层的厚度为200nm～500nm。优选底电极接触层的材料为掺杂硅(Si)的n型InAs_0.91Sb_0.09单晶，Si的掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁸cm^-3。

缓冲层的厚度为50nm～200nm。优选缓冲层的材料为非故意掺杂的GaSb。

优选衬底的材料为掺杂碲(Te)的n型GaSb，Te的掺杂浓度为1×10¹⁷～5×10¹⁷cm^-3。

一种本实用新型所述的倒置3μm～4.2μm nBn型InAsSb红外探测器材料结构的制备方法，所述方法为现有技术中的分子术外延法，具体步骤如下：

(1)在去除氧化物后的洁净衬底上生长缓冲层；

(2)在步骤(1)制得的缓冲层上生长底电极接触层；