[发明专利]一种用于可见光通信的InGaN量子点光电探测器及其制备方法

说明书

一种用于可见光通信的InGaN量子点光电探测器及其制备方法，包括由下往上依次设置的衬底、n型GaN层、InGaN/GaN量子点结构层和p型GaN层，在p型GaN层的表面上设置有p型GaN欧姆接触结构，在n型GaN层露出的表面上设置有n型GaN欧姆接触结构，所述InGaN/GaN量子点结构层为(InGaN)n/(GaN)(n+1)的周期性结构，周期数n为1‑20，每层InGaN量子点的厚度为1‑5nm。本发明通过较薄的InGaN量子点即可以实现较高吸收系数，从而提高器件的量子效率和响应度，避免了传统InGaN基光电探测器中因为吸收系数低，需要外延厚膜InGaN层的工艺缺点，从而解决了InGaN材料生长中的一系列难题。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，具体是涉及一种用于可见光通信的InGaN量子点光电探测器及其制备方法。

背景技术

近年来，随着白光发光二极管被应用于通信系统的信号发射端，可见光通信技术（Visible-Light Communication，VLC）成为半导体照明向超越照明发展的重要趋势之一，同时VLC作为物联网领域的一种新技术、作为短距离通信方式的一种补充，引起了越来越多的关注。VLC技术是以可见光波（波长为380~780nm）作为传输媒介的一种短距离光无线通信方式，与通常采用的WiFi、ZigBee、RFID 等无线电波通信方式相比，具有对传输速率快、保密性好、无电磁污染、频谱无需授权等诸多优点。

然而，现行的VLC技术中，仍存在一些突出的问题，需要进一步的研究。目前可见光通信常用的光电探测器主要有三种：普通光电二极管（PD）（常用材料为Si和GaP）、雪崩光电二极管（APD）、图像传感器（阵列集成式PD），这些光电探测器虽然具有材料体系成熟、工艺技术稳定的优点、能够满足现有调制带宽与传输速率要求。但是这些探测器也存在光电转换效率不高、容易受到环境光背景干扰、灵敏度低、体积大、不利于集成等不足，严重限制了可见光通信技术的进一步发展。

相对于传统的Si、GaP材料，InGaN半导体因其较高的饱和电子迁移速率、波长可调范围广等的优点成为新型光电探测器的理想材料。同时，目前在VLC系统中用作发射端光源的白光LED主要有两种形式：1）InGaN/GaN多重量子阱蓝光LED激发黄光荧光粉发出白光；2）InGaN蓝光LED与红、绿LED组合发出白光，因此以InGaN为感光材料能够使探测器的吸收光谱与光源的发射光谱保持一致，由此可见，InGaN基可见光探测器在高速高效可见光通信中具有极大潜力。

InGaN基光电探测器主要有肖特基型、MSM型、p-i-n多量子阱型等结构类型，为保证量子效率和响应度，均需要生长比较厚的InGaN材料以增加对光子的吸收率。然而，由于InGaN的面内晶格常数比GaN大，在GaN上生长InGaN时，存在着因晶格失配引起的压应力，且随着InGaN厚度的增加，压应力会逐渐增大，形成三维岛状结构或者生成大量位错，使得晶体质量严重恶化。因此，生长高质量的厚膜InGaN材料仍面临着技术挑战，限制了InGaN基光电探测器在VLC系统中的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种结构简单可靠、制造容易、吸收率高、材料厚度小的用于可见光通信的InGaN量子点光电探测器及其制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：