[发明专利]具有反射层的铟镓砷光电探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及光电子设备技术领域，具体涉及一种具有反射层的铟镓砷光电探测器及其制备方法，旨在解决现有技术中光电探测器的材料厚度大、光生载流子的自由程高、器件的量子效率和工作效率低，其技术要点在于包括通过MOCVD制得的外延结构，所述外延结构包括依次设置的InP衬底、InP缓冲层、GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射层、InGaAs吸收层，InP窗口层；其中，所述GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射层用以反射入射波段的光子。本发明在铟镓砷光电探测器中增加了GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射层，使更多穿透吸收层的光子反射回来重新吸收，可以在较薄吸收层的情况下，获得较强的光吸收，减少光生载流子的自由程，提高器件的量子效率和工作速度，降低器件暗电流。

技术领域

本发明涉及光电子设备技术领域，具体涉及一种具有反射层的铟镓砷光电探测器及其制备方法。

背景技术

目前，光电探测器广泛应用于武器瞄准、目标识别跟踪、精确武器制导、飞行器和舰船夜视、停车场和飞机场的夜间监视、产业测温等军事和民用领域。其中，铟镓砷光电探测器适应在低压下工作，响应度高、信噪比好、使用方便，是国内外光通讯中最常用的光电探测器。

通常，铟镓砷光电探测器采用p－i－n结构，如图1包括InP衬底11，InP缓冲层12，InGaAs本征吸收层13，InP窗口层14。所述光电探测器工作时，入射光信号在InGaAs吸收层中被吸收，产生了光生载流子。光生载流子在电场的作用下，漂移穿透势垒并被电场吸收，在外电路中产生了电信号，从而实现了光电转换。光电探测器的性能主要是由吸收层决定，吸收层的材料厚度则是待优化的关键参数。为了充分吸收入射的光子，吸收层的材料厚度偏厚，则造成了光生载流子的自由程加大，严重降低了探测器的量子效率和工作速度。若是减少吸收层的材料厚度，则增加了衬底对光的吸收，增大了工作温度，降低了探测器的可靠性。

有鉴于此，本发明人利用在光电探测器材料中生长布拉格反射层(DBR)，藉以通过对入射波长的光具有共振作用的光学共振腔，选定波长的光可以在腔中得到有效增强。应用光强增强作用，可以在较薄吸收层的情况下，获得较强的光吸收，减少光生载流子的自由程，提高器件的量子效率和工作速度，降低器件暗电流，本案由此产生。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中光电探测器的材料厚度大、光生载流子的自由程高、器件的量子效率和工作效率低的缺陷，从而提供一种具有反射层的铟镓砷光电探测器及其制备方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种具有反射层的铟镓砷光电探测器，包括通过MOCVD制得的外延结构，其特征在于，所述外延结构包括依次设置的InP衬底、InP缓冲层、GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射层、InGaAs吸收层，InP窗口层；其中，所述GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射层用以反射入射波段的光子。

可选地，所述GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射层的反射波长为1200－1500nm。

可选地，所述GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射层为10－20对。

可选地，所述GaAsSb/AlGaAsSb DBR反射层的厚度为0.05－0.5um，其载流子浓度为1E17cm^－3－1E18cm^－3。

可选地，所述InP衬底采用N型磷化铟材料、P型磷化铟材料或者是半绝缘磷化铟材料制成。

本发明的另一目的在于提供一种具有反射层的铟镓砷光电探测器的制备方法，包括如下步骤：

S1、InP衬底热处理：将InP衬底放到金属有机化学气相沉积设备生长室内，H₂气氛下升温到720±20℃处理10分钟；