[发明专利]红外探测器及其制作方法

权利要求书

1.一种红外探测器，其特征在于：包括半绝缘砷化镓单晶衬底以及依次形成于所述半绝缘砷化镓单晶衬底上的n⁺下电极接触层、暗电流阻挡层、量子点有源区、n⁺中间电极接触层和p⁺上电极接触层，所述的n⁺下电极接触层、n⁺中间电极接触层和p⁺上电极接触层上分别形成有下电极、中间电极和上电极，所述n+中间电极接触层的厚度小于空穴载流子的扩散长度。

2.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于：所述的量子点有源区包括砷化镓势垒层和自组织形成的铟镓砷量子点层。

3.根据权利要求2所述的红外探测器，其特征在于：所述的铟镓砷(In_yGa_1-yAs)量子点层中掺杂有硅元素，其中0.3≤y＜1，该量子点超晶格周期数至少为1。

4.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于：所述的p+上电极接触层为p型Al_xGa_1-xAs外延层，其中0.1≤x＜1，受主元素铍或者碳的掺杂浓度在1.0×10¹⁸cm^-3~20.0×10¹⁸cm^-3之间。

5.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于：所述空穴载流子的扩散长度L_h是工作温度T的函数，满足L_h=L_o*exp(T/T_o)，其中经验常数L_o=60nm，特征温度T_o=87K。

6.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于：所述的上电极呈方框形，其电极材料采用钛/金，钛/铂/金或者金/锌合金。

7.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于：所述的n⁺下电极接触层是掺杂硅元素的n⁺砷化镓外延层，其厚度小于空穴载流子的扩散长度。

8.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于：所述的暗电流阻挡层为Al_xGa_1-xAs外延层，其中0.1≤x＜1。

9.一种权利要求1至8任一所述的红外探测器的制作方法，其特征在于，包括：在半绝缘砷化镓单晶衬底上依次生长n⁺下电极接触层、暗电流阻挡层、量子点有源区、n⁺中间电极接触层和p⁺上电极接触层，在n⁺下电极接触层、n⁺中间电极接触层和p⁺上电极接触层上分别制作下电极、中间电极和上电极。

10.根据权利要求9所述的红外探测器的制作方法，其特征在于：所述n⁺下电极接触层、暗电流阻挡层、量子点有源区、n⁺中间电极接触层和p⁺上电极接触层均采用分子束外延方法或者金属有机物化学气相沉积方法连续生长获得。

11.根据权利要求9所述的红外探测器的制作方法，其特征在于：在沉积上电极材料时，加热到100~350℃，在沉积中间电极和下电极材料时，加热到80~140℃。