[实用新型]一种光电探测器

说明书

本实用新型涉及一种光电探测器，包括：Si衬底(11)以及设置于所述Si衬底(11)上的Ge晶籽层(12)、Ge主体层(13)、GeSn层(14)及金属电极(15)；其中，所述Ge晶籽层(12)设置于所述Si衬底(11)表面；所述Ge主体层(13)设置于所述Ge晶籽层(12)表面；所述GeSn层(14)设置于所述Ge主体层(13)中间区域之上；所述金属电极(15)设置于所述Ge主体层(13)两侧区域之上。本实用新型实施例通过采用激光再晶化工艺形成的晶化Ge层，可有效降低Ge/Si界面的位错密度、表面粗糙度、界面缺陷，提升Ge/Si界面特性，从而使光电探测器具备高速响应率和高量子效率的特性。

技术领域

本实用新型属于半导体器件技术领域，具体涉及一种光电探测器。

背景技术

光电探测器能光信号转换为电信号，在军事和国民经济的各个领域有广泛用途；其中，在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。

目前，以Si衬底为基片，制作光电探测器，便于集成，而且可以降低成本，是目前光电探测器研究的重要方向；同时，Ge属于窄禁带半导体，直接与间接带隙能量差为136meV，适于发展红外光电探测器和激光器；然而，由于Si与Ge之间存在的晶格失配，使得Ge/Si界面的位错密度大、表面粗糙度高以及界面缺陷高，极大的限制了该领域光电探测器的性能优化。

GeSn易发射和吸收电子，具有较高的载流子迁移率等优良的电学特性，同时GeSn材料具有与成熟硅微电子工艺的兼容性，且其工作范围可以覆盖近红外和短波红外(NIR，SWIR)波长。因此GeSn探测器设计、制造及其特点的研究已经成为近些年研究的重点与热点。为了提高在光谱响应和特殊检测率方面器件性能，具有高Sn组份和低暗电流的GeSn光电探测器是优选的。因此开展Si基GeSn材料生长与相关器件研究工作具有重要现实意义。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种GeSn光电探测器。

本实用新型的一个实施例提供了一种光电探测器，包括：Si衬底11以及设置于所述Si衬底11上的Ge晶籽层12、Ge主体层13、GeSn层14及金属电极15；其中，所述Ge晶籽层12设置于所述Si衬底11表面；所述 Ge主体层13设置于所述Ge晶籽层12表面；所述GeSn层14设置于所述 Ge主体层13中间区域之上；所述金属电极15设置于所述Ge主体层13两侧区域之上。

在本实用新型的一个实施例中，所述光电探测还包括设置于所述Ge主体层13和所述GeSn层14表面的SiO₂钝化层16。

在本实用新型的一个实施例中，所述Ge晶籽层12和所述Ge主体层 13包括N型掺杂区、i型区和P型掺杂区。

在本实用新型的一个实施例中，所述Ge晶籽层12的厚度为40～50nm。

在本实用新型的一个实施例中，所述Ge主体层13的厚度为 150～250nm。

在本实用新型的一个实施例中，所述GeSn层14的厚度为150～200nm。

本实用新型提供的光电探测器，可有效降低Ge/Si界面的位错密度、表面粗糙度、界面缺陷，提升Ge/Si界面特性，从而使光电探测器具备高速响应率和高量子效率的特性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种GeSn光电探测器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种激光晶化工艺的示意图；

图3a-图3k为本实用新型实施例提供的一种GeSn光电探测器的制备方法示意图。

具体实施方式