[发明专利]近-远红外宽光谱超晶格探测器

说明书

本发明公开了一种近‑远红外宽光谱超晶格探测器，包括：衬底；形成在衬底上的缓冲层；在缓冲层上依次叠层设置的甚长波红外探测器、中波红外探测器和短波红外探测器；甚长波红外探测器与中波红外探测器之间依次设置有P⁺隧道结、N⁺隧道结，使甚长波红外探测器与中波红外探测器同时响应；中波红外探测器与短波红外探测器之间设置有载流子势垒阻挡层。本发明提供的探测器可以同时完成短红外波段、中红外波段、甚长波红外波段的探测，满足1μm～16μm宽光谱红外探测的要求。本发明提供的探测器通过设置甚长波通道空穴势垒层和载流子势垒阻挡层，可以降低探测器器件的暗电流，提高探测率。

技术领域

本发明的至少一种实施例涉及一种红外探测器，尤其涉及一种近-远红外宽光谱超晶格探测器。

背景技术

具有多波段探测能力的红外探测器在目标识别、侦查追踪等高要求应用中具有重要意义。甚长波红外(VLWIR)探测器(波长范围为4.5μm～16μm)主要用于太空探索，卫星遥感、导弹防御系统以及潜艇探潜等领域；中波红外(MWIR)探测器(波长范围为2.53μm～4.5μm)可以探测到热羽流，而短波红外(SWIR)波段(波长范围为1μm～2.53μm)能够检测反射光，以便提供更直观和类似可见光的图像。多波段红外(IR)光电探测器可以将被动成像和主动成像相结合，从而提供与可见光透视图非常相似的详细、高对比度图像。与偏压调制的多色探测器相比，宽光谱探测器不需匹配复杂的读出电路，仅利用滤光片技术就可以实现多色的探测，因此，宽光谱探测器在焦平面制备方面，具有独特的优势。

发明内容

有鉴于此，为了实现红外宽光谱探测，本发明提供一种近-远红外宽光谱超晶格探测器。

本发明提供一种近-远红外宽光谱超晶格探测器，包括：衬底；形成在衬底上的缓冲层；在缓冲层上依次叠层设置的甚长波红外探测器、中波红外探测器和短波红外探测器；甚长波红外探测器与中波红外探测器之间依次设置有P⁺隧道结、N⁺隧道结，使甚长波红外探测器与中波红外探测器同时响应；中波红外探测器与短波红外探测器之间设置有载流子势垒阻挡层。

在一些实施例中，甚长波红外探测器包括甚长波通道吸收层，中波红外探测器包括中波通道吸收层，短波红外探测器包括短波通道吸收层。

在一些实施例中，甚长波通道吸收层为InAs/GaSb超晶格；中波通道吸收层为InAs/GaSb超晶格或InAs/InAsSb超晶格；以及短波通道吸收层为InAs/GaSb/AlSb/GaSb超晶格或GaSb材料。

在一些实施例中，甚长波红外探测器还包括甚长波通道欧姆接触层、甚长波通道空穴势垒层，甚长波通道空穴势垒层、甚长波通道吸收层依次叠层设置于甚长波通道欧姆接触层上；甚长波通道空穴势垒层的带隙大于甚长波通道吸收层的带隙；甚长波通道空穴势垒层的导带等于或低于甚长波通道吸收层的导带；甚长波通道空穴势垒层的价带低于甚长波通道吸收层的价带。

在一些实施例中，甚长波通道空穴势垒层包括InAs/AlSb超晶格或InAs/GaSb/AlSb/GaSb超晶格；甚长波通道空穴势垒层采用P型轻掺杂，掺杂浓度为2×10¹⁶cm^-3～1×10¹⁷cm^-3；甚长波通道空穴势垒层的厚度为250nm～400nm。

在一些实施例中，甚长波红外探测器与中波红外探测器之间在甚长波通道吸收层上依次设置有P⁺隧道结、N⁺隧道结；P⁺隧道结和N⁺隧道结包括AlSb、InAs/AlSb超晶格或InAs/GaSb/AlSb/GaSb超晶格。