[发明专利]一种半导体光探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体探测技术，尤其涉及半导体光探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测在民用和军事领域具有广泛的应用，包括微型可见光成像系统、频谱分析系统、化学和生物分析(比如臭氧、污染物以及大部分有机化合物的吸收线在紫外光谱范围)、火焰探测(比如火灾报警、导弹预警、燃烧监测等)，还包括卫星之间进行的光通信、光源校准以及天文学研究等。

越来越多的应用需要探测器具有波长可选择性以及高灵敏度。传统的高灵敏探测主要依靠光电倍增管(PMT)、热探测器、窄禁带半导体光电二极管(Photodiode)或电荷耦合器件(CCD)实现。其中，PMT具有高增益和低噪声的特点，但其体积大，外壳为玻璃易碎，还需要很高的电源功率。热探测器(如高温计或辐射热测量仪)的响应速度慢，且响应度和波长不相关。而半导体光电二极管和CCD具有固态器件的优势，只需要中等的工作电压即可。且半导体光探测器体积小、重量轻，并且对磁场不敏感，因此对半导体光探测器有较多的研究和应用。

图1是现有技术中一种半导体探测器的基本结构示意图。如图1所示，这种半导体光探测器可以为pipin结构，1区为p层，2区为i层，3区为p层，4区为i层，5区为n层。其中，1区和5区构成pn结，是半导体器件的一种基本结构。2区为吸收层，主要用于吸收能量高于其禁带宽度的光子的能量，从而产生电子空穴对。3区为电荷层，主要用于电场控制。4区为倍增层，主要用于电子离化碰撞，达到倍增或雪崩的效果。实际应用中，半导体光探测器还包括衬底、缓冲层和电极，图1中未显著画出。也就是说，当半导体光探测器探测到光时，会产生电流，并通过两端的电极将电信号传输出去，达到探测效果。

现有技术的半导体光探测器虽然能成功地对光进行探测，但通常不具备波长选择性。而实际应用中，可能需要有针对性的对某种或某几种波长的光进行探测，这种需求是现有技术无法满足的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种半导体光探测器及其制备方法，可以增强探测的选择性。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种半导体光探测器，该探测器为pipin结构，在衬底上依次包括：n型层、i型倍增层、p型电荷层、i型光敏吸收层、p型滤光层；n型层上设置有n型欧姆电极，p型滤光层上设置有p型欧姆电极；所述p型滤光层和n型层构成pn结；

所述p型滤光层和i型光敏吸收层为异质结；其中，所述p型滤光层禁带宽度大于所述i型光敏吸收层的禁带宽度；且所述p型滤光层为接收入射光的结构层。

较佳地，所述p型滤光层的材料为Al_aGa_bIn_(1-a-b)N(0≤a≤1,0≤b≤1,0≤a+b≤1)；

所述i型光敏吸收层的材料为Al_cGa_dIn_(1-c-d)N(0≤c≤1,0≤d≤1,0≤c+d≤1)。

较佳地，所述n型层的材料为Al_uGa_vIn_(1-u-v)N(0≤u≤1,0≤v≤1,0≤u+v≤1)；

所述i型倍增层的材料为Al_wGa_xIn_(1-w-x)N和Al_yGa_zIn_(1-y-z)N，其中，0≤w≤1,0≤x≤1,0≤w+x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,0≤y+z≤1；Al_wGa_xIn_(1-w-x)N和Al_yGa_zIn_(1-y-z)N两种材料周期性交替设置；所述Al_wGa_xIn_(1-w-x)N的禁带宽度小于Al_yGa_zIn_(1-y-z)N的禁带宽度；

所述p型电荷层的材料为Al_eGa_fIn_(1-e-f)N(0≤e≤1,0≤f≤1,0≤e+f≤1)。

较佳地，所述p型滤光层的厚度为10nm～3μm。

较佳地，所述p型电荷层的厚度为10nm～3μm。

本发明还提供了一种半导体光探测器的制备方法，适用于上述的探测器，该方法包括：