[发明专利]长波III-V族红外探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种长波III‑V族红外探测器，所述红外探测器结构包括衬底、缓冲层、吸收层和帽层；其中，所述吸收层的材料为非故意掺杂的BInAsSbBi，所述非故意掺杂的BInAsSbBi的组分结构满足：B_xIn_1‑xAs_1‑y‑zSb_yBi_z，其中，x≥0.1，0.4≤y≤0.7，0.01≤z≤0.06。本发明提供的长波III‑V族红外探测器及其制备方法通过在衬底上以满足适当组分要求的BInAsSbBi材料作为吸收层制备长波III‑V族红外探测器，获得了较好的化学稳定性，保证了耐热性的同时，具有较高的吸收系数，能够保持与衬底较小的晶格失配，从而提升了探测器性能。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种长波III-V族红外探测器及其制备方法。

背景技术

所有物体都会发射与其温度和表面特性相关的热辐射，室温物体的热辐射集中在长波红外(8-14微米)波段，长波红外的光电探测器具有重要的应用需求和应用价值。常见的长波III-V族红外探测器分为热敏型和光子型。热敏型长波III-V族红外探测器可常温工作，对波长不敏感，虽然可满足一些对性能要求不高的常规应用，但其探测灵敏度和成像分辨率不高，响应速度也较慢，难以满足对探测性能要求较高的应用场景。

光子型长波III-V族红外探测器利用光电转换原理对红外光进行探测，具有较高的探测灵敏度，也具有较高的响应速度，能够满足高性能探测的要求。探测器应用时一般需要制冷。用于制备光子型长波III-V族红外探测器的材料主要有II-VI族碲镉汞，通过调节材料组分可以与碲锌镉衬底晶格匹配，是目前长波III-V族红外探测器的主流。但是其键能较弱，材料生长温度较低，化学稳定性不足，后续器件工艺和使用时也不能承受高温。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中II-VI族碲镉汞作为制备光子型长波III-V族红外探测器的材料键能较弱，材料生长温度较低，化学稳定性不足，后续器件工艺和使用时无法承受高温；以及III-V族材料的InAs/GaSb II类超晶格的长波III-V族红外探测器因为吸收系数较小导致量子效率较低的缺陷，提供一种长波III-V族红外探测器及其制备方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种长波III-V族红外探测器，所述红外探测器结构包括衬底、缓冲层、吸收层和帽层；其中，所述吸收层的材料为非故意掺杂的BInAsSbBi，所述非故意掺杂的BInAsSbBi的组分结构满足：

B_xIn_1-xAs_1-y-zSb_yBi_z，其中，x≥0.1，0.4≤y≤0.7，0.01≤z≤0.06。

较佳地，所述衬底、所述缓冲层、所述帽层的材料均为GaSb。

较佳地，所述衬底、所述缓冲层、所述帽层均为InAs材料。

较佳地，所述缓冲层采用P型掺杂，所述帽层采用N型高掺杂。

较佳地，所述缓冲层采用N型掺杂，所述帽层采用P型高掺杂。

较佳地，所述缓冲层掺杂的载流子浓度高于1×10¹⁸cm^-3；

所述帽层掺杂的载流子浓度高于1×10¹⁸cm^-3。

较佳地，所述缓冲层的厚度为0.5μm-1μm。

较佳地，所述帽层的厚度为0.2μm-0.6μm。

较佳地，所述吸收层的厚度为1μm-3μm。