[发明专利]一种近红外探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本申请涉及光电子材料与器件技术领域，更具体地说，涉及一种近红外探测器及其制备方法。

背景技术

在近红外1-3μm波段中，很多物质具有独特的光谱特性。因此近红外探测在资源调查、环境监控、医学诊断、夜视成像等领域都有着重要的作用。近红外探测器的结构如图1所示，包括：衬底11；位于所述衬底11表面的缓冲层12；位于所述缓冲层12背离所述衬底11一侧的吸收层13以及位于所述吸收层13背离所述缓冲层12一侧的窗口层14。其中，所述窗口层14由透光的P型材料(在铟镓砷近红外探测器中一般为磷化铟材料)构成，衬底11为N型材料构成；在所述近红外探测器工作时，近红外光线通过所述窗口层14进入器件内部，由于光生伏特效应在所述吸收层13内产生光生载流子；所述光生载流子中的空穴通过位于所述窗口层14表面的第一电极(附图1中未示出)导出，所述光生载流子中的电子通过位于所述窗口层14表面的第二电极(附图1中未示出)导出，以实现光信号向电信号的转变，从而实现对近红外光的探测。但是目前能够实现宽谱近红外波段探测的近红外探测器的量子效率较低，难以满足实际应用的需求。

因此，亟需一种量子效率较高的近红外探测器。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种近红外探测器及其制作方法，以实现改善近红外探测器的量子效率的目的。

为实现上述技术目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种近红外探测器，包括：

衬底；

位于所述衬底表面的缓冲层；

位于所述缓冲层背离所述衬底一侧的吸收层；

位于所述吸收层背离所述缓冲层一侧的窗口层；

所述窗口层为二硫化钼层。

优选的，所述衬底为N型砷化镓单晶衬底或N型磷化铟单晶衬底；

所述缓冲层和吸收层均为采用金属有机化合物化学气相沉积MOCVD法生长的铟镓砷层。

优选的，构成所述铟镓砷层的铟镓砷化学式为In_xGa_1-xAs，其中x的取值范围为0.53-1，不包括端点值。

优选的，所述二硫化钼层为至少一层P型二硫化钼薄膜。

优选的，所述缓冲层的厚度的取值范围为50nm-500nm，包括端点值；

所述吸收层的厚度的取值范围为1.5μm-5μm，包括端点值。

一种近红外探测器的制备方法，包括：

获取衬底；

在所述衬底表面生长缓冲层；

在所述缓冲层背离所述衬底一侧表面生长吸收层；

在所述吸收层背离所述缓冲层一侧表面制备二硫化钼层作为窗口层。

优选的，在所述衬底表面生长缓冲层包括：

在第一预设温度下，在所述衬底表面采用金属有机化合物化学气相沉积MOCVD法生长缓冲层；

将温度由第一预设温度升至第二预设温度，并保持第三预设温度第一预设时间，形成所述缓冲层。

优选的，在所述吸收层背离所述缓冲层一侧表面制备二硫化钼层作为窗口层包括：

采用化学气相沉积法在所述吸收层背离所述缓冲层一侧表面制备至少一层P型二硫化钼薄膜。

优选的，所述衬底为N型砷化镓单晶衬底或N型磷化铟单晶衬底；

所述缓冲层和吸收层均为铟镓砷层。

优选的，构成所述铟镓砷层的化学式为In_xGa_1-xAs，其中x的取值范围为0.53-1，不包括端点值。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种近红外探测器及其制备方法，其中，所述近红外探测器以二硫化钼层作为窗口层，以提高所述近红外探测器的量子效率。这是因为发明人研究发现二硫化钼可表现出P型半导体的性质，且在近红外波段具有很好的透光性，使其可以作为所述近红外探测器的窗口层；更为重要的是，所述二硫化钼层在近红外波段可以产生显著的表面等离激元效应，从而增强所述近红外探测器对入射近红外光的吸收(增强光捕获作用)，进而提高所述近红外探测器的量子效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的近红外探测器的结构示意图；