[发明专利]单行载流子探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种单行载流子探测器，其特征在于，包括：

公共N接触层(3)；

纳米线阵列，包括多个纳米线(0)，所述多个纳米线(0)非接触地并列排布在所述公共N接触层(3)上，所述纳米线阵列用于吸收光以产生载流子；

BCB薄膜(13)，填充在所述多个纳米线(0)之间；

其中，所述纳米线(0)为包含P型吸收层(9)的多层结构，所述P型吸收层(9)为InGaAsP。

2.根据权利要求1所述的单行载流子探测器，其特征在于，所述纳米线(0)的直径为250～500nm，所述纳米线(0)的高度不高于2μm，所述纳米线阵列中的纳米线间距为200～500nm。

3.根据权利要求1所述的单行载流子探测器，其特征在于，所述纳米线(0)包括：

依次叠加的N型亚收集区(5)，非掺杂收集区(6)，N型崖区(7)，非掺过渡层(8)，P型吸收层(9)，P型过渡层(10)和P型接触层(11)，其中，所述N型亚收集区(5)叠加在所述公共N接触层(3)上；

所述N型亚收集区(5)用于阻挡所述公共N接触层(3)中的掺杂物质扩散到所述非掺杂收集区(6)中；

所述非掺杂收集区(6)用于加速所述载流子的漂移；

所述N型崖区(7)用于调控所述非掺杂收集区(6)产生的电场；

所述非掺过渡层(8)和所述P型过渡层(10)用于能带过渡来减小导带差；

所述P型吸收层(9)用于吸收光来产生所述载流子；

所述P型接触层(11)用于阻挡电子反向扩散和收集光生空穴。

4.根据权利要求1所述的单行载流子探测器，其特征在于，所述单行载流子探测器还包括：

钝化层(12)，所述钝化层(12)用于降低所述纳米线(0)的侧壁暗电流。

5.根据权利要求1所述的单行载流子探测器，其特征在于，所述单行载流子探测器还包括：

P电极(14)和N电极(15)；

其中，所述P电极(14)和所述N电极(15)为透明电极；

所述P电极(14)和所述N电极(15)相对设置在所述单行载流子探测器的两端，分别与所述纳米线(0)和所述公共N接触层(3)相接触。

6.根据权利要求5所述的单行载流子探测器，其特征在于，所述透明电极包括ITO薄膜。

7.一种单行载流子探测器制备方法，其特征在于，包括：

在公共N接触层(3)上生长非接触地并列排布的至少两个纳米线(0)，得到纳米线阵列；

在所述纳米线(0)的表面生长钝化层(12)；

在钝化后的所述纳米线阵列上旋涂BCB薄膜(13)，刻蚀所述BCB薄膜(13)至露出所述纳米线阵列的顶部；

刻蚀所述纳米线阵列顶部的所述钝化层(12)；

分别在所述纳米线阵列顶部和所述公共N接触层(3)的底部生长P电极(14)和N电极(15)；

其中，所述纳米线(0)为包含P型吸收层(9)的多层结构，所述P型吸收层(9)为InGaAsP。

8.根据权利要求7所述的单行载流子探测器制备方法，其特征在于，所述单行载流子探测器制备方法还包括：

在衬底(1)上生长刻蚀停止层(2)，在所述刻蚀停止层(2)上生长所述公共N接触层(3)；

使用选择腐蚀溶液腐蚀所述衬底(1)和所述刻蚀停止层(2)，暴露出所述公共N接触层(3)的底部。

9.根据权利要求7所述的单行载流子探测器制备方法，其特征在于，所述在公共N接触层(3)上生长非接触地并列排布的至少两个纳米线(0)，得到纳米线阵列包括：

在所述公共N接触层(3)上生长掩膜层(4)；

刻蚀所述掩膜层(4)得到纳米孔图案，在所述纳米孔图案中生长所述纳米线(0)。

10.根据权利要求7所述的单行载流子探测器制备方法，其特征在于，所述在所述纳米线(0)的表面生长钝化层(12)包括：

采用原子层沉积法在所述纳米线(0)的表面生长30nm厚的二氧化硅薄膜，得到所述钝化层(12)；

所述刻蚀所述BCB薄膜(13)至露出所述纳米线阵列的顶部包括：

保留所述纳米线(0)侧壁上的所述钝化层(12)，使用SF₆/O₂作为刻蚀气体对所述BCB薄膜(13)进行ICP刻蚀；

所述刻蚀所述纳米线阵列顶部的所述钝化层(12)包括：

保留所述BCB薄膜(13)，使用C₄F₈/O₂作为刻蚀气体对所述钝化层(12)进行ICP刻蚀。