[发明专利]一种基于共振遂穿效应的GaAs基双色量子阱红外探测器

摘要

本发明公开了一种基于共振遂穿效应的GaAs基双色量子阱红外探测器，该探测器是由分子束外延手段在GaAs衬底上依次生长下电极层、有源区层以及上电极层制备。有源区层为一个共振遂穿二极管结构夹在两个不同的量子阱中间。当探测器加上特定正或负偏压时，由不同阱宽量子阱响应产生的两个波段光电流将选择性通过共振遂穿二极管形成响应回路。相比目前传统的双色量子阱探测器，本发明可通过调节所加偏压方向和大小实现双色探测，并且能提高器件工作温度。此外，本发明的器件制备工艺更为简化，对促进双色红外量子阱探测器的发展有着重大意义。

主权项

1.一种基于共振遂穿效应的GaAs基双色量子阱红外探测器，包括衬底(1)，下电极层(2)，第一量子阱区(3)，共振遂穿区(4)，第二量子阱区(5)，上电极层(6)，金属电极(7)，其特征在于：所述的双色量子阱红外探测器的结构为：在衬底(1)上依次为下电极层(2)、第一量子阱区(3)、共振遂穿区(4)、第二量子阱区(5)和上电极层(6)，金属电极(7)分别在下电极层(2)和上电极层(6)上；所述的衬底(1)为GaAs衬底；所述的上、下电极层(2、6)为Si重掺杂的GaAs层，掺杂浓度为1×1017‑1×1018cm‑3；所述的金属电极(7)为复合金属电极，靠近电极层一侧的为AuGe，再依次为Ni和Au材料；所述的第一量子阱区(3)为长波单量子阱，其中势垒层是厚度为40‑70nm的AlxGa1‑xAs层，Al组分x为0.12‑0.27，阱是5.2‑8nm的Si掺杂GaAs层，其中掺杂浓度为1×1017‑8×1017cm‑3；所述的共振遂穿区(4)为一层AlxGa1‑xAs夹在两层厚度相等的AlAs层之间的共振遂穿结，其中势垒AlAs层的厚度为2‑4nm，势阱是不掺杂的AlxGa1‑xAs材料层，其厚度为3‑6nm，组分x为0.05‑0.25；所述的第二量子阱区(5)为中波单量子阱，其中势垒层是厚度为30‑60nm的AlxGa1‑xAs层，Al组分x为0.2‑0.4，阱是2.5‑4nm的Si掺杂InxGa1‑xAs层，In组分x为0.1‑0.25，其中掺杂浓度为1×1017‑8×1017cm‑3。