[实用新型]一种基于局域表面等离激元效应的深紫外MSM探测器

说明书

本实用新型提供一种基于局域表面等离激元效应的深紫外MSM探测器，其结构从下至上包括：衬底、缓冲层、超短周期超晶格及金属电极；超短周期超晶格包括设置在超短周期超晶格的纳米孔阵，以及金属纳米颗粒；金属纳米颗粒注入在纳米孔阵空隙或沉积于超短周期超晶格上表面，颗粒尺寸可调控；金属电极设置在超短周期超晶格上，形成肖特基接触。本实用新型通过在有序分布的纳米孔阵中形成金属纳米颗粒再在其上设置金属电极，避免了超短周期超晶格吸收层载流子隧穿能力较弱问题，又利用产生的局域表面等离激元效应，增强深紫外光的吸收，最终提高深紫外MSM探测器的量子效率。

技术领域

本实用新型涉及半导体光电子器件制造领域，特别是一种基于局域表面等离激元效应的深紫外MSM探测器。

背景技术

随着19世纪末紫外光被人们的认知，紫外探测技术迅速崛起，在军事和民用领域得到广泛地应用，已成为国内外关注的热点。MSM探测器作为紫外探测器家族的重要成员之一，相较于其它结构的探测器，具有响应度大、紫外/可见光抑制比高、响应速度快、暗电流低等得天独厚的优势。

由于AlGaN半导体材料的带隙宽、热导率和电子迁移率较高，因此AlGaN材料被公认是制作紫外和深紫外探测器的首选材料。然而，通常AlGaN材料的位错密度较高，在外延过程中降低AlGaN体材料的位错密度仍然有难度，也对探测器的性能提出挑战。近年来，利用金属纳米颗粒产生的局域表面等离激元效应来提高探测器的光吸收效率已成为一个有效途径。这是因为，金属纳米颗粒在特定波长的光照下会发生能量共振，产生电荷集聚和振荡效应，形成的局域表面等离极化激元在远场表现出的散射增强特性具有增加光吸收率的显著优势，因此将最终提高探测器的外量子效率。

中国发明申请201810708469.9提出了一种纳米孔阵贯穿超短周期超晶格的深紫外MSM探测器结构，通过将金属电极设置在纳米孔阵贯穿型超短周期超晶格上，同时将金属注入到纳米孔阵列的空隙，金属电极能收集到较深处超晶格产生的载流子，提高了金属电极的收集效率和器件的响应光电流。然而，该探测结构的量子效率仍不能满足实际需求，亟待进一步提高该结构深紫外MSM探测器的量子效率。

实用新型内容

本实用新型的一种基于局域表面等离激元效应的深紫外MSM探测器，在已有有序分布于超短周期超晶格的纳米孔阵结构基础之上，引入金属纳米颗粒产生局域表面等离激元效应，利用局域表面等离激元效应有效增强光吸收，进一步提升该结构深紫外MSM探测器的响应度和量子效率。

本实用新型采用如下技术方案：

基于局域表面等离激元效应的深紫外MSM探测器，其特征在于：包括由下至上衬底、缓冲层、超短周期超晶格以及金属电极；该超短周期超晶格设有纳米孔阵和金属纳米颗粒，该纳米孔阵有序分布于超短周期超晶格，该金属纳米颗粒注入纳米孔阵空隙或沉积于超短周期超晶格上表面，颗粒尺寸可调控；金属电极设置在超短周期超晶格上，形成肖特基接触。

所述衬底为同质衬底，该同质衬底为氮化镓或氮化铝单晶。

所述衬底为异质衬底，该异质衬底为蓝宝石或碳化硅或单晶硅。

所述超短周期超晶格采用两种禁带宽度不同的半导体材料交替生长而成。

所述两种禁带宽度不同的半导体材料为氮化镓单晶或氮化铝单晶或铝镓氮混晶中的任意两种。

所述金属纳米颗粒为铑颗粒或银颗粒或铝颗粒中的任意一种。

所述金属纳米颗粒直径范围为20nm-70nm。

所述纳米孔阵周期范围为200nm-600nm。

所述金属电极为金、铬/金、镍/金、钛/金组合中的任意一种。

由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：