[发明专利]铟镓砷/铟铝砷耦合量子点红外探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种铟镓砷/铟铝砷耦合量子点红外探测器，其特征在于，该探测器包括：

一GaAs衬底，该GaAs衬底作为铟镓砷/铟铝砷耦合量子点红外探测器的载体；

一n+GaAs下接触层，该n+GaAs下接触层生长在GaAs衬底上，作为缓冲层消除半绝缘GaAs衬底引起的界面缺陷；该n+GaAs下接触层中重掺杂施主Si原子；

一多周期光电流产生区，该多周期光电流产生区生长在n+GaAs下接触层上，其作用是吸收红外辐射并产生光电子；

一n+GaAs上接触层，该n+GaAs上接触层生长在多周期光电流产生区上，保护多周期光电流产生区；该n+GaAs上接触层中重掺杂Si原子；

一上电极，该上电极制作在n+GaAs上接触层上，呈方框形，面积很小，几乎不影响红外辐射垂直入射到多周期光电流产生区，收集并输出多周期光电流产生区产生的光电流信号；

一下电极，该下电极制作在n+GaAs下接触层上形成的台阶的一侧，和上电极一起给多周期光电流产生区施加偏压。

2.根据权利要求1所述的铟镓砷/铟铝砷耦合量子点红外探测器，其特征在于，其中所述的n+GaAs下接触层、多周期光电流产生区、n+GaAs上接触层是利用分子束外延或者金属有机物化学气相外延方法生长的。

3.根据权利要求1所述的铟镓砷/铟铝砷耦合量子点红外探测器，其特征在于，其中所述的多周期光电流产生区的每一周期包括：

一InAlAs量子点，该InAlAs量子点最初生长在n+GaAs下接触层上，从第二周期开始生长在前一周期的GaAs上间隔层上；该InAlAs量子点作为种子层来提高InGaAs量子点的面密度；该InAlAs量子点作为暗电流阻挡层降低InGaAs/InAlAs耦合量子点红外探测器中的暗电流；

一GaAs下间隔层，该GaAs下间隔层生长在InAlAs量子点上，其厚度决定了InAlAs量子点和InGaAs量子点的耦合强度，影响InGaAs量子点的密度和均匀性；

一InGaAs量子点层，该InGaAs量子点层生长在GaAs下间隔层上，其作用吸收红外辐射并产生光电子；该InGaAs量子点层中掺杂施主Si原子提供电子到InGaAs量子点层中的子能级上；

一GaAs上间隔层，该GaAs上间隔层生长在InGaAs量子点层上，作为势垒层限制着InGaAs量子点层中的载流子。

4.根据权利要求3所述的铟镓砷/铟铝砷耦合量子点红外探测器，其特征在于，其中所述的InGaAs量子点层中In组分为30％至100％，In组分的变化会引起该InGaAs量子点层导带中子能级间隔的变化，从而改变InGaAs/InAlAs耦合量子点红外探测器的探测波长。

5.根据权利要求1所述的铟镓砷/铟铝砷耦合量子点红外探测器，其特征在于，其中所述的多周期光电流产生区的周期数为10至100，周期数目适度增加会增大其对红外辐射的吸收并增强光电流信号强度。

6.一种铟镓砷/铟铝砷耦合量子点红外探测器的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

步骤1：生长材料：利用分子束外延或者金属有机物化学气相外延方法在GaAs衬底上依次生长一n+GaAs下接触层、一多周期光电流产生区、一n+GaAs上接触层；

步骤2：刻蚀：在量子点探测器样品上n+GaAs上接触层开始，利用光刻和湿法腐蚀工艺刻蚀，其深度达到n+GaAs下接触层中，即在n+GaAs下接触层上刻蚀形成一台阶；

步骤3：在样品表面均匀地涂上光刻胶，曝光后分别在n+GaAs上接触层和台阶上形成上电极图形和下电极图形，用于蒸镀上电极和下电极；

步骤4：蒸镀电极材料：利用溅射或者热蒸发方法在样品表面蒸镀Au/Ge/Ni合金或者电极材料；

步骤5：去除光刻胶上沉积的电极材料：利用丙酮等有机溶剂浸泡并辅助超声清洗去除光刻胶上沉积的电极材料，分别在n+GaAs上接触层和台阶上保留上电极和下电极；

步骤6：清洗、烘干样品，完成铟镓砷/铟铝砷耦合量子点红外探测器的制作工艺。