[实用新型]一种具有弧形增透作用的光电探测器结构

说明书

本实用新型为一种具有弧形增透作用的光电探测器结构。该结构沿着外延生长方向依次包括衬底、P型重掺杂材料层、N型轻掺杂材料层、N型过渡材料层、N型轻掺杂材料层、N型重掺杂材料层和N型欧姆电极；P型欧姆电极位于N型轻掺杂材料层外侧的P型重掺杂材料层上；其中，N型欧姆电极为圆环状，位于N型重掺杂材料层的外缘，其中间显露的N型重掺杂材料层为光敏区，厚度为0.1～1μm，所述的光敏区的上表面含有弧形结构，所述的弧形结构为弧形、叠弧形或凹凸形。本实用新型制备方法简单，可操作性强，成本低，而且在进一步增强透光率的同时，降低器件自热效应，改善量子效率。

技术领域

本实用新型涉及一种具有弧形增透作用的光电探测器结构，尤其涉及一种高响应度雪崩光电探测器，属于半导体光电子器件技术领域。

背景技术

紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后发展起来的一项军民两用光电探测技术，而紫外探测器是紫外探测系统的核心元器件，在火灾监测、紫外固化、紫外消毒、医疗保健、国防预警、导弹告警等领域有着非常重要的应用前景。近年来，基于宽禁带半导体雪崩光电二极管(APD)的固态紫外探测器引起国际广泛的研究兴趣，旨在替代目前被大量使用的体积大、价格昂贵且易破碎的光电倍增管(PMT)。

氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)APD因具有独特的材料和器件性能优势，是有望可以同时实现高增益、高量子效率、低暗电流、低过载噪声及微弱信号“可见光盲”紫外探测的半导体器件。常见的光电探测器结构有：金属-半导体-金属(MSM)结构、PN/PIN结构、雪崩光电探测器(APD)结构。无论采用何种器件结构，都希望提高器件的响应度来增加探测的灵敏度，基于此，研究人员做了一系列的研究，专利号为CN106784121A的中国专利公开了一种表面等离子激元光电探测器及其制备方法，其将金属电极做成叉指型的周期性光栅，利用金属光栅中自由电子的电荷密度波与入射电磁波产生耦合作用，导致电荷密度涨落，引发集体震荡，致使在不降低探测器响应速度的同时增加响应度；专利号为CN107275441A的中国专利公开了一种ZnO增透膜光电探测器的制备方法，其通过改变烧结温度、保温时间等参数制备出了结晶良好、光滑致密、性能优良的ZnO溅射靶材，以此来提高ZnO增透膜的透光率，增加响应度。尽管探测器响应度得到了一定程度的改善，但是以复杂的工艺程序和高昂的制备成本为代价。

实用新型内容

本实用新型的目的为针对当前技术存在的不足，提供一种具有弧形增透作用的光电探测器结构。该结构通过将器件最顶部的光敏区刻蚀成弧形结构，增加透光率。本实用新型制备方法简单，可操作性强，成本低，而且在进一步增强透光率的同时，也会使入射到器件内部的光分布的更加均匀，避免光生载流子大量积聚，降低器件自热效应，改善量子效率。

本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种具有弧形增透作用的光电探测器结构，该结构沿着外延生长方向依次包括衬底、P 型重掺杂材料层、N型轻掺杂材料层、N型过渡材料层、N型轻掺杂材料层、N型重掺杂材料层和N型欧姆电极；P型欧姆电极位于N型轻掺杂材料层外侧的P型重掺杂材料层上；其中，N型欧姆电极为圆环状，位于N型重掺杂材料层的外缘，其中间显露的N型重掺杂材料层为光敏区，厚度为0.1～1μm，所述的光敏区的上表面含有弧形结构，所述的弧形结构为弧形、叠弧形或凹凸形，所述的弧形结构的投影面积占上表面面积的70％～100％。

当上表面为弧形时，所述的弧度大于0，且小于π；优选为π/20～π/3之间；所述的弧形为内弧或外弧；

当上表面的形状为叠弧时，即相互交错的弧形结构，所述的弧度大于0，且小于2π；优选为π/6～π/2之间；相邻弧形结构重叠比例为10％～30％；

当上表面的形状为凹凸形时，即凹凸相切的弧形结构，所述的弧度大于0，且小于2π；优选为π/6～π/2之间；

所述的衬底、P型重掺杂材料层均为圆台状，半径相同；