[发明专利]一种平面型光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种平面型光电探测器及其制备方法，该探测器包括衬底、生长于衬底上的缓冲层、生长于缓冲层上的无掺杂光吸收层，所述衬底采用了不导电半绝缘衬底，所述无掺杂光吸收层中的部分区域进行P型扩散形成扩散掺杂区，其余部分为无掺杂区，所述平面型光电探测器还包括沉积在所述无掺杂光吸收层表面的钝化层，钝化层上对应于扩散掺杂区与无掺杂区处分别开窗口沉积多层金属,形成P区金属电极和无掺杂区金属电极。该光电探测器结构简单，无需刻蚀，外延工艺简单，降低了自由载流子的光吸收，同时避免了台面刻蚀引入的侧边漏电的情况发生。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，具体涉及一种平面型光电探测器及其制备方法。

背景技术

在光纤通讯以及红外探测领域的光电探测器，器件结构常见于台面型与平面型结构，台面器件设计空间大且功能易调控，但需要精确的外延生长与台面刻蚀控制，刻蚀后暴露的侧边容易形成器件的漏电通道。平面器件的结构与工艺简单，可靠性高，没有侧边暴露导致的暗电流情况。常见的平面型探测器通常采用导电的N型衬底，生长N型外延层后进行选区P型扩散，利用PN结的耗尽区产生光生载流子，实现光电转换后载流子在外加或自建电场下输运，最后在重掺杂的N型衬底或P型扩散层上沉积多层金属构成欧姆接触以引出电信号。上述常规器件结构均不适合大失配（2%）异质外延条件下外延缺陷密度较高（位错密度大于10⁸cm^-2）的材料，因为从衬底贯穿到外延层表面的高密度穿透位错构成了大量载流子复合中心与漏电通道，导致光生载流子的非辐射复合并产生较高的暗电流。常见的解决方案有，在衬底上生长组分渐变或厚膜缓冲层、生长宽带隙的势垒层以及采用双台面器件结构等。通常需要大幅增加材料或器件的复杂度来降低外延缺陷对探测性能的影响。如何解决上述技术问题，是本领域技术人员致力于解决的事情。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种平面型光电探测器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种平面型光电探测器，包括衬底、生长于衬底上的缓冲层、生长于缓冲层上的无掺杂光吸收层，所述衬底采用了不导电半绝缘衬底，所述无掺杂光吸收层中的部分区域进行P型扩散形成扩散掺杂区，其余部分为无掺杂区，所述平面型光电探测器还包括沉积在所述无掺杂光吸收层表面的钝化层，钝化层上对应于扩散掺杂区与无掺杂区处分别开窗口沉积多层金属，形成P区金属电极和无掺杂区金属电极。

作为一种具体的实施方式，所述衬底采用了不导电的GaAs半绝缘衬底，所述GaAs半绝缘衬底的电阻率大于1E8Ohm.cm。

作为一种具体的实施方式，所述缓冲层包括在衬底上依次生长的GaAs缓冲层与GaSb缓冲层，其中，所述GaAs缓冲层的层厚在200-500nm间，所述GaSb缓冲层的层厚在5-50nm间。

作为一种具体的实施方式，所述不掺杂光吸收层为生长在GaSb缓冲层上的InAsSb光吸收层，所述InAsSb光吸收层中Sb组分含量在5%-65%，所述InAsSb光吸收层的生长温度在500-600℃间，层厚在500-10000nm间，所述InAsSb光吸收层的背底掺杂浓度低于5E16cm^-3。

本发明的另一个目的是提供一种上述平面型光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

缓冲层的制备：在不导电半绝缘衬底上采用金属有机气相沉积法或分子束外延法生长缓冲层，生长温度450℃-650℃，所述缓冲层所采用的材料包括但不限于GaAs、InAs、GaSb、InSb中的一种或多种；

不掺杂光吸收层的制备：在缓冲层上采用金属有机化学气相沉积法或分子束外延法生长不掺杂光吸收层，生长温度450℃-650℃，V族元素/III族元素的比例为1-5:1，在不掺杂光吸收层的部分区域进行P型扩散形成扩散掺杂区，其余部分为无掺杂区；