一种碲镉汞雪崩光电探测器件及制备方法与流程

专利检索2024-12-18  27


本申请涉及半导体,尤其涉及一种碲镉汞雪崩光电探测器件及制备方法。


背景技术:

1、红外焦平面探测技术具有准确可靠、反应迅速、被动探测等优势,广泛应用于气象观测、安防监控、车辆夜视、自然资源调查以及太空天文观测等领域。碲镉汞(hgxcd1-xte)三元化合物具有优良的光电性能,是红外焦平面探测器中应用最广泛、最重要的材料。并且,通过调节化合物中cd的组分即x的大小,可以使材料的探测波段覆盖从短波到甚长波的大部分红外波段。

2、由于大气环境的复杂性,在大气层中传输的红外光会被co,co2,水蒸气等吸收,造成信号大幅度的衰减,降低探测效率。雪崩光电探测器能够显著提高光探测的响应度,在光纤传输、遥感观测等领域被广泛应用。使用碲镉汞材料制作雪崩光电探测器,能够在探测红外光的同时,提供更高的响应度,从而满足极端条件下的工作要求。

3、普通的pin型结构雪崩光电探测器的吸收区同时也是倍增区,外加高电压后暗电流急剧增大,降低了器件的探测性能。


技术实现思路

1、本申请实施例提供一种碲镉汞雪崩光电探测器件及制备方法,用以优化碲镉汞雪崩光电探测器结构,通过将器件的吸收区和倍增区分离,将器件反偏工作时的大部分电压加在倍增区上,降低器件的暗电流和噪声。

2、本申请实施例提供一种碲镉汞雪崩光电探测器件,包括顺次、层叠设置的衬底、缓冲层、下欧姆接触层、吸收区、过渡层、倍增区、上欧姆接触层、钝化层;其中,

3、所述吸收区与所述倍增区通过所述过渡层分离,所述吸收区,用以吸收入射光并产生光生载流子,所述吸收区产生的光生载流子运动到所述倍增区发生碰撞形成雪崩倍增;

4、所述下欧姆接触层、所述上欧姆接触层,均用以提供欧姆接触。

5、可选的,所述吸收区包括碲镉汞吸收区,非有意掺杂;

6、所述倍增区包括碲镉汞倍增区,非有意掺杂。

7、可选的,所述缓冲层采用碲化镉材料制成;

8、所述下欧姆接触层包括碲镉汞欧姆接触层,为p型或n型掺杂,其中掺杂浓度范围在1e17cm-3~1e18 cm-3;

9、所述上欧姆接触层包括碲镉汞欧姆接触层,为n型或p型掺杂,其中掺杂浓度范围在1e18cm-3~1e19 cm-3;

10、所述钝化层为zns/cdte复合钝化膜层。

11、可选的,所述过渡层包括碲镉汞过渡层,其中所述碲镉汞过渡层中镉的组分高于所述吸收区镉的组分、且低于所述倍增区镉的组分,所述过渡层为p型或n型掺杂,掺杂浓度范围在1e15cm-3~1e16cm-3。

12、可选的,所述衬底为硅、碲锌镉或砷化镓材料制成。

13、本申请实施例还提出一种制备如前述的碲镉汞雪崩光电探测器件的方法,包括如下步骤:

14、对衬底、缓冲层、下欧姆接触层、吸收区、过渡层、倍增区、上欧姆接触层、钝化层材料进行掺杂原子的激活;

15、制备像元的掺杂区域;

16、制备电极电学接触。

17、本申请实施例还提出一种制备如前述的碲镉汞雪崩光电探测器件的方法,包括如下步骤:

18、对衬底、缓冲层、下欧姆接触层、吸收区、过渡层、倍增区、上欧姆接触层、钝化层材料进行掺杂原子的激活;

19、在上欧姆接触层制备浅台面结构;

20、制备钝化层、电极电学接触。

21、本申请实施例优化设计了碲镉汞雪崩光电探测器结构,通过将器件的吸收区和倍增区分离,将器件反偏工作时的大部分电压加在倍增区上,降低器件的暗电流和噪声。

22、上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。



技术特征:

1.一种碲镉汞雪崩光电探测器件,其特征在于,包括顺次、层叠设置的衬底、缓冲层、下欧姆接触层、吸收区、过渡层、倍增区、上欧姆接触层、钝化层;其中,

2.如权利要求1所述的碲镉汞雪崩光电探测器件,其特征在于,所述吸收区包括碲镉汞吸收区,非有意掺杂;

3.如权利要求2所述的碲镉汞雪崩光电探测器件,其特征在于,

4.如权利要求3所述的碲镉汞雪崩光电探测器件,其特征在于,所述过渡层包括碲镉汞过渡层,其中所述碲镉汞过渡层中镉的组分高于所述吸收区镉的组分、且低于所述倍增区镉的组分,所述过渡层为p型或n型掺杂,掺杂浓度范围在1e15cm-3~1e16cm-3。

5.如权利要求1所述的碲镉汞雪崩光电探测器件,其特征在于,所述衬底为硅、碲锌镉或砷化镓材料制成。

6.一种制备如权利要求1-5任一项所述的碲镉汞雪崩光电探测器件的方法,其特征在于,包括如下步骤:

7.一种制备如权利要求1-5任一项所述的碲镉汞雪崩光电探测器件的方法,其特征在于,包括如下步骤:


技术总结
本申请公开了一种碲镉汞雪崩光电探测器件及制备方法,涉及半导体技术,碲镉汞雪崩光电探测器件包括顺次、层叠设置的衬底、缓冲层、下欧姆接触层、吸收区、过渡层、倍增区、上欧姆接触层、钝化层;其中,所述吸收区与所述倍增区通过所述过渡层分离,所述吸收区,用以吸收入射光并产生光生载流子,所述吸收区产生的光生载流子运动到所述倍增区发生碰撞形成雪崩倍增;所述下欧姆接触层、所述上欧姆接触层,均用以提供欧姆接触。本申请通过将器件的吸收区和倍增区分离,将器件反偏工作时的大部分电压加在倍增区上,降低器件的暗电流和噪声。

技术研发人员:赵成城,王丹,刘铭,张智超
受保护的技术使用者:中国电子科技集团公司第十一研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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