[发明专利]多层敏感膜光腔结构肖特基势垒红外探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光腔结构肖特基势垒红外探测器，尤其涉及一种多层敏感膜光腔结构肖特基势垒红外探测器。

背景技术

早在上个世纪四十年代初，光电型红外探测器就问世了，五、六十年代肖特基势垒红外探测器的相关研究就已经开始了；1973年，罗马空气研究中心的F.D.Shepherd和A.C.Yang就提出了硅化物肖特基势垒红外探测器焦平面阵列概念；在1975～1979年，由E.S.Kohn和S.A.Rooslid等文献就报道了，制作的肖特基势垒红外钯硅(Pd₂Si)或铂硅(PtSi)探测器敏感膜厚度为60nm左右，探测器的光响应率相对较低，对4μm波长铂硅肖特基势垒红外探测器红外光电转换效率为0.1％；到了1980年，R.W.Taylor和W.F.Kosonocky等就报道了，制作的肖特基势垒红外钯硅或铂硅探测器敏感膜厚度为2～10nm，探测器具有光腔结构，光响应效率前期制作的厚敏感膜探测器改进约10倍，对4μm波长铂硅肖特基势垒红外探测器红外光电转换效率为1％；1982年P.W.Pellegrini等又报道了，铱硅(IrSi)肖特基势垒红外探测器可用于探测8～10μm波长范围红外光。直到上个世纪九十年代，肖特基势垒红外探测器的相关研究才有了长足的发展，1990年W.F.Kosonocky等报道的具有优化光腔结构的铂硅肖特基势垒红外探测器，铂硅敏感膜厚度为2nm，对4μm波长红外光电转换效率为1～2％；1995年T.L.Lin等报道的在铂硅/硅界面生长一薄层(0.1～0.5nm)高浓度(10¹⁸～10²¹cm^-3)硼掺杂层，可使铂硅肖特基势垒红外探测器截止波长在5.7～22μm范围变化，提高铂硅肖特基势垒红外探测器在5μm附近的光电转换效率约5倍；本世纪2000年，Farshi Raissi等报道的多孔铂硅肖特基势垒红外探测器，在多孔硅上形成铂硅敏感膜，红外探测器光电转换效率可大于10％。

但是，多孔铂硅肖特基势垒红外探测器与常规光腔结构肖特基势垒红外探测器相比，单位面积的敏感膜面积大大增加，提高了探测器光电转换效率，但因多孔硅孔径为2μm，孔深为8μm，制作光响应均匀的20～40μm小单元尺寸探测器阵列存在困难。

综上所述，肖特基势垒红外探测器从无到有，从较低性能到较高性能，一直发展到现阶段的多孔铂硅肖特基势垒红外探测器，其中，常规的肖特基势垒红外探测器光电转换效率低，多孔铂硅肖特基势垒红外探测器虽然光电转换效率较常规的肖特基势垒红外探测器高，但又难于制作小单元尺寸探测器阵列。

发明内容

本发明提供了一种光电转换效率高，制作工艺与常规肖特基势垒红外探测器兼容的多层敏感膜光腔结构肖特基势垒红外探测器。

本发明的多层敏感膜光腔结构肖特基势垒红外探测器，它包括：金属反射镜、光腔介质、硅化物敏感膜、N型保护环、N+电极、P+电极、P型衬底和抗反射膜，其特征在于：所述的硅化物敏感膜可有多层；两两硅化物敏感膜间及其与光腔介质间都夹有P型无定形硅；各层硅化物敏感膜都与N型保护环连接。

各层硅化物敏感膜作为整体把其间的P型无定形硅完全包裹并与N型保护环连接；光腔介质将最顶层的P型无定形硅和硅化物敏感膜外表面完全覆盖。

所述的硅化物敏感膜有三层，则共有三层P型无定形硅，其中两层P型无定形硅夹在三层硅化物敏感膜间，还有一层P型无定形硅覆盖在最顶层的硅化物敏感膜之上。

所述的三层硅化物敏感膜和三层P型无定形硅的总厚度为5～25nm。

所述的硅化物敏感膜厚度在2nm以内。

所述的P型无定形硅，其掺杂浓度为10¹⁴～10¹⁷cm^-3。

所述的P型无定形硅，其掺杂浓度为10¹⁸～10²¹cm^-3。

本发明的有益技术效果是：可将光电转换效率提高到常规肖特基势垒红外探测器的3倍以上，制作工艺与常规肖特基势垒红外探测器兼容。

附图说明

附图1，常规肖特基势垒红外探测器结构示意图；

附图2，三层肖特基势垒红外探测器结构示意图；

附图3，多层肖特基势垒红外探测器顶视结构示意图；

附图中：金属反射镜1、光腔介质2、硅化物敏感膜3、N型保护环4、P型衬底5、P型无定形硅6、抗反射膜7。

具体实施方式