[发明专利]一种电磁诱导势阱半导体禁带下室温光电导探测器件

摘要

本发明公开一种电磁诱导势阱半导体禁带下室温光电导探测器件，该器件由半导体衬底上依次生长半导体外延层，钝化保护层和正负电极金属层构成。该器件基于电磁诱导势阱、远禁带下室温光电导机制，选用适宜参数(载流子浓度，迁移率等)的半导体材料，通过理论分析，设计合理的器件尺寸，通过前放电路对光电信号进行放大读出，实现高速光信号到电信号转换及探测。具有可室温工作，远小于半导体禁带下产生较强光电导，灵敏度高，响应迅速，结构简单紧凑以及可大规模集成等优点。

主权项

1.一种电磁诱导势阱半导体禁带下室温光电导探测器件，其特征在于：所述的器件结构为在半导体衬底(1)上依次生长半导体外延层(2)、下钝化保护层(3)、上钝化保护层(4)，在半导体衬底(1)和上钝化保护层(4)的表面以及半导体外延层(2)和下钝化保护层(3)的侧面分别生长呈左右对称分布的扇形的正电极层(5)和扇形的负电极层(6)；所述的半导体衬底(1)的厚度为0.9‑1.5mm，材料为碲锌镉或磷化铟；所述的半导体外延层(2)的厚度为1‑20μm，材料为碲镉汞或铟镓砷；所述的下钝化保护层(3)的厚度为50‑150nm，材料为碲化镉或氮化硅；所述的上钝化保护层(4)的厚度为150‑250nm，材料为硫化锌，该层当下钝化保护层(3)的材料为碲化镉时才需要，当下钝化保护层(3)的材料为氮化硅时无需上钝化保护层(4)，所述的正电极层(5)和负电极层(6)为溅射铬金合金层，厚度为300‑400nm，电极间距为10‑50μm，由铬金正负电极层覆盖在半导体外延层(2)形成的台阶的表面和边缘，形成金属‑半导体‑金属结构，并在接触处形成欧姆接触，其中大部分的电极层都生长在台阶两侧的表面上；正电极层(5)和负电极层(6)围绕器件两边分别呈和形状镜像对称分布；器件探测波长λ远大于该器件结构中正电极层(5)，负电极层(6)和半导体外延层(2)所形成的金属‑半导体‑金属结构的敏感元间距d，具体关系为λ大于等于10d；所述的正电极层(5)和负电极层(6)的上端面形成左右对称的扇形天线，具体尺寸为：扇形天线圆弧对应的两个圆心分别位于敏感元左右两边的边界线上，敏感元长度即左右扇形的间距d的大小为10‑50μm，敏感元宽度大小w为20‑100μm，扇形电极两边压住台面两侧表面的长度t的大小为15μm，圆弧张角θ由关系式tan(θ/2)＝w/2t来确定，扇形半径R为0.1‑1mm。