[发明专利]基于非晶氮化物薄膜的宽谱光电探测器件及其制备方法有效

申请号：	201810862215.2	申请日：	2018-08-01
公开（公告）号：	CN109004057B	公开（公告）日：	2019-11-12
发明（设计）人：	潘书生;刘志宇;葛军;姚玲敏	申请（专利权）人：	广州大学
主分类号：	H01L31/109	分类号：	H01L31/109;H01L31/0336;H01L31/20
代理公司：	广州市华学知识产权代理有限公司 44245	代理人：	李斌
地址：	510006 广东省广***	国省代码：	广东;44
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摘要：	本发明涉及一种基于非晶氮化物薄膜的宽谱光电探测器件及其制备方法，所述光电探测器件包括顶电极、非晶氮化物半导体层、p型硅层以及底电极，其p型硅层与非晶氮化物半导体层构成异质结。其中非晶氮化物半导体层为非晶SnN_x层，其中，x＝0.8‑1.4。本发明采用具有宽光谱吸收特征的非晶态SnN_x薄膜材料，实现280～1150nm紫外‑可见‑近红外波段宽谱光电探测。其中350～1150nm波长范围内灵敏度超过100％。本发明的探测器在905nm响应度为32A/W，外量子效率为4000％；其器件的响应和下降时间分别为8和9ms。由此可见本探测器可用于光谱仪、成像器件，激光雷达等领域。
搜索关键词：	非晶氮化物半导体层光电探测器件宽谱氮化物薄膜探测器制备近红外波段外量子效率光谱仪薄膜材料成像器件光电探测激光雷达吸收特征底电极顶电极非晶态宽光谱灵敏度响应度异质结波长可用与非响应
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【主权项】：

1.一种基于非晶氮化物薄膜的宽谱光电探测器件，其特征在于，其包括，底电极、p型硅衬底层、非晶氮化物半导体薄膜以及顶电极，所述p型硅衬底层与所述非晶氮化物半导体薄膜构成异质结，所述非晶氮化物半导体薄膜为非晶SnN_x，其中x＝0.8‑1.4。

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申请日： 2018-08-01 - 公布日： 2019-11-12 - 主分类号： H01L31/109
摘要：本发明涉及一种基于非晶氮化物薄膜的宽谱光电探测器件及其制备方法，所述光电探测器件包括顶电极、非晶氮化物半导体层、p型硅层以及底电极，其p型硅层与非晶氮化物半导体层构成异质结。其中非晶氮化物半导体层为非晶SnN_x层，其中，x＝0.8‑1.4。本发明采用具有宽光谱吸收特征的非晶态SnN_x薄膜材料，实现280～1150nm紫外‑可见‑近红外波段宽谱光电探测。其中350～1150nm波长范围内灵敏度超过100％。本发明的探测器在905nm响应度为32A/W，外量子效率为4000％；其器件的响应和下降时间分别为8和9ms。由此可见本探测器可用于光谱仪、成像器件，激光雷达等领域。

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摘要：本发明涉及一种制备电场可控的二维材料光电二极管的方法，包括以下步骤：(1)先Si衬底层上生长SiO₂介质层；(2)接着，在SiO₂介质层上转移一层MoTe₂层，激光加热氧化，形成P型材料；(3)随后，在P型材料的MoTe₂层的部分区域转移一层MoS₂层，构成垂直异质结；(4)最后，在Si衬底层、MoTe₂层和MoS₂层上分别生长一个金属电极，即完成制备。与现有技术相比，本发明构建的器件具有很好的光透过能力和光吸收能力等优异光电特性，此外，还可实现区域内载流子的特殊传输行为和层间量子耦合行为并用来调节器件的电学和光学特性，具有广泛的应用前景等。

一种新型异质结光子型红外探测器及制备方法及应用-201910108018.6
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摘要：本发明公开了一种新型的异质结光子型红外探测器及制备方法及应用，探测器包括从下到上的基底层、异质结层和最上层位于两侧的两个电极层，异质结层是由IV‑VI/II‑VI族化合物半导体构成的PbTe(SnTe)/CdTe、PbTe(SnTe)/ZnTe或PbSe(SnSe)/CdSe、PbSe(SnSe)/ZnSe异质结材料研制的。本发明以PbTe/CdTe等异质结界面二维电子气结构材料为基础，制备了一种FET结构光子型红外探测器。探测器的光响应来源于PbTe的本征响应，即光谱响应波段为1.2–4.0μm。得益于二维电子气高迁移率的特点，探测器的响应时间短，小于1μs。探测器的探测率高，在2μm处达到了3×10¹⁰Jones，远高于热探测器和PbTe、PbSe单晶薄膜红外探测器。该探测器在红外焦平面阵列成像领域具有应用前景。

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一种基于石墨烯-半导体异质结的位敏感光电探测器-201811473208.X
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摘要：本发明公开了一种基于石墨烯‑半导体异质结的位敏感光电探测器，该探测器结构自下而上依次为金属背电极1、半导体层2和开孔绝缘层3，其中开孔绝缘层3的开孔处覆盖有石墨烯层4，且石墨烯层4的边缘伸出开孔绝缘层3的开孔，平铺于开孔绝缘层3的上表面；在平铺于开孔绝缘层3上表面的石墨烯层4上表面设置有水平X轴方向的金属对电极和垂直Y轴方向的金属对电极；覆盖在开孔绝缘层3开孔处的石墨烯层4上表面修饰有等离激元金属纳米结构6。本发明提出的位敏感光电探测器具有响应速度快、位置探测灵敏度高，能够探测微弱光信号的特点，在光电信号检测领域具有很好的应用前景。

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摘要：基区Ge组分分段分布的SiGe/Si异质结光敏晶体管探测器是一种兼顾可见光和近红外光波段的探测器。该探测器包括Si衬底；在Si衬底上依次制备出的Si次集电区、Si集电区、Ge组份分段分布的SiGe基区/吸收层和多晶Si发射区；多晶Si发射区上的发射极；SiGe基区上的基极；Si亚集电区上的集电极。光窗口设计在基区台面，避免了光窗口在发射区台面时对入射光的损耗。因为不同Ge组份的SiGe材料对可见光波段和近红外光波段入射光的吸收系数和吸收长度不同，采用了Ge组份分段分布的基区/吸收层可以分别对应吸收波长短的可见光和波长长的近红外光，均衡可见光和近红外光波段内的吸收效率。

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二硒化铂薄膜/n-型锗异质结近红外光探测器及其制备方法-201811267218.8
发明人：谢超;李晶晶;王莉;罗林保 -专利权人：合肥工业大学
申请日： 2018-10-29 - 公布日： 2019-03-01 - 主分类号： H01L31/109
摘要：本发明公开了二硒化铂薄膜/n‑型锗异质结近红外光探测器及其制备方法，其是以n‑型锗基底为光电探测器的基区，在n‑型锗基底的下表面设置n‑型锗基底电极，上表面部分区域覆盖绝缘层；在绝缘层上覆盖二硒化铂接触电极，在二硒化铂接触电极上铺设二硒化铂薄膜，二硒化铂薄膜一部分与二硒化铂接触电极形成欧姆接触，剩余部分与n‑型锗基底表面未覆盖绝缘层的部分形成异质结。本发明的光电探测器工艺简单、成本低廉、响应度高、响应速度快。

一种复合结构的GaN/CdZnTe薄膜紫外光探测器的制备方法-201710318230.6
发明人：沈悦;张宗坤;徐宇豪;沈意斌;黄健;顾峰;王林军 -专利权人：上海大学
申请日： 2017-05-08 - 公布日： 2019-02-22 - 主分类号： H01L31/109
摘要：本发明公开了一种复合结构的GaN/CdZnTe薄膜紫外光探测器的制备方法，其步骤为：(1)将商用CdZnTe多晶体研磨成粉末作为升华源；(2)镀有氮化镓(GaN)的单晶硅片作为衬底，再用氮气吹干，放入近空间升华反应室内；(3)将升华室内气压抽至5pa以下；开卤素灯将升华源和衬底加热到600℃、550℃；生长20min，冷却至室温，取出，即得到GaN/CdZnTe薄膜；(4)用蒸镀法向上述GaN/CdZnTe薄膜表面蒸镀金属电极，再将金属电极放在N₂氛围下退火，使GaN/CdZnTe与金属电极之间形成更好的欧姆接触，即制得复合结构的GaN/CdZnTe薄膜紫外光探测器。该方法使用的GaN衬底可以保证复合结构的GaN/CdZnTe薄膜紫外光探测器在高温、强辐射环境下的使用，对紫外光也具有有良好的稳定性和光响应特性。

一种光响应敏感的碲化铋薄膜和硅基片形成的PN结材料-201610183745.5
发明人：王振华;张志东;李名泽;杨亮;赵晓天;高翾 -专利权人：中国科学院金属研究所
申请日： 2016-03-28 - 公布日： 2019-02-12 - 主分类号： H01L31/109
摘要：本发明的目的在于提供一种光响应敏感的碲化铋薄膜和硅基片形成的PN结材料，其特征在于：在P型硅基片上蒸发沉积N型碲化铋薄膜，得到碲化铋薄膜与P型硅基片形成的PN结材料，具有明显的单向导电特性。本发明以氙灯模拟光源，研究其在可以控制的波长或光强度下，碲化铋薄膜的光响应特性，发现该PN结材料在900‑1000纳米波段响应最为显著。本发明所提供的PN结材料在紫外、可见及近红外波段具有强的光电转化能力，可以应用于光电/光伏电池和光敏器件。

氮掺杂氧化镍-氧化锌近紫外光探测器-201811086492.5
发明人：黄仕华;陆肖励 -专利权人：浙江师范大学
申请日： 2018-09-18 - 公布日： 2019-02-01 - 主分类号： H01L31/109
摘要：本发明公开了一种氮掺杂氧化镍‑氧化锌近紫外光探测器，具有如下的结构：Ag/NiO:N/ZnO/FTO导电玻璃，其中FTO为掺氟的氧化铟。这种探测器提高了NiO中的载流子浓度，增加了电导率，增强了内建电场，另一方面，减少了禁带宽度，吸收波长向长波方向移动，对微弱UVA近紫外光有较高的灵敏度。

一种低温键合光电探测器及其制备方法-201811143999.X
发明人：陆海;周东;渠凯军 -专利权人：镇江镓芯光电科技有限公司
申请日： 2018-09-29 - 公布日： 2019-01-22 - 主分类号： H01L31/109
摘要：本发明公布了一种低温键合光电探测器及其制备方法，一种低温键合光电探测器包括：衬底、N型掺杂硅层、P型掺杂硅层、N型键合层、P型键合层、吸收层、P型掺杂InP层、P型欧姆接触层、保护层、n型电极、p型电极，一种低温键合光电探测器制备方法包括：外延层生长、晶片键合、台面刻蚀和保护层制备、电极制备。本发明通过晶片键合、低温退火和相关结构的优化，将不同半导体结合在一起，结合了各半导体材料的优点，提供一种低温退火、避免晶格大失配、响应速度快、位错密度低的低温键合光电探测器及其制备方法。

一种日盲紫外探测器结构、制备方法及性能测试方法-201810904899.8
发明人：陆海;周东;渠凯军 -专利权人：镇江镓芯光电科技有限公司
申请日： 2018-08-09 - 公布日： 2019-01-04 - 主分类号： H01L31/109
摘要：本发明专利公布了一种日盲紫外探测器结构、制备方法及性能测试方法，结构包括Ni/Au电极、Al_0.4Ga_0.6N有源层、低温AlN成核层、高温AlN缓冲层和图形化蓝宝石衬底。日盲紫外探测器制备方法，首先在衬底上生长获得器件低温AlN成核、Al_0.4Ga_0.6N有源层和高温AlN缓冲层的外延结构，同时在Al_0.4Ga_0.6N有源层上蒸镀Ni/Au电极，用来表征半透明电极的透过率和电阻率，Ti/Au电极作为接触电极，最后，整个器件快速热退火。性能测试方法包括：通过显微镜观察探测器表面是否存在裂纹，若无裂纹则说明探测器质量达到要求。本发明益处在于：与无退火的日盲紫外探测器相比，性能变得更加稳定；采用高温AlN缓冲层技术可以获得极低暗电流；采用图形化蓝宝石衬底具有更好的量子效率。

一种双异质结紫外探测器-201810928201.6
发明人：王俊;郭进;余第喜;金里;赵恒;程国云;王国胜;李由 -专利权人：中国电子科技集团公司第三十八研究所
申请日： 2018-08-14 - 公布日： 2018-12-21 - 主分类号： H01L31/109
摘要：本发明公开了一种双异质结紫外探测器，所述GaN吸收层的上表面形成正的极化电荷，下表面形成负的极化电荷；在极化电荷的作用下，所述AlN缓冲层和GaN吸收层的界面间形成作为光生空穴的输送通道二维空穴气2DHG，GaN吸收层与AlGaN势垒层的界面间形成作为光生电子的输送通道二维电子气2DEG，所述探测器的工作模式为光线从肖特基接触层的上表面入射。本发明采用AlGaN/GaN/AlN双异质结代替传统的AlGaN/GaN单异质结，光生空穴将能通过2DHG沟道快速输运，从而消除单沟道结构光生空穴迁移速度慢导致的信号“拖尾”现象。光生空穴通过2DHG的有效收集将进一步提高器件的量子效率和响应频率。由于双沟道极化电荷的存在将更容易在GaN吸收区形成垂直的电场分布。

基于场板结构的AlGaN或GaN紫外雪崩光电探测器及其制备方法-201810749505.6
发明人：陈敦军;游海帆;谢自力 -专利权人：南京南大光电工程研究院有限公司
申请日： 2018-07-10 - 公布日： 2018-12-14 - 主分类号： H01L31/109
摘要：本发明公开了一种基于场板结构的AlGaN或GaN紫外雪崩光电探测器，包括一AlGaN或GaN APD器件，AlGaN或GaN APD器件的两侧形成角度在15°‑30°的斜坡，斜坡上设置有金属场板，所述场板覆盖结区，与p型电极相连，与n型电极不相连。还公开了其制备方法。本发明利用厚膜光刻胶回流的方法，在AlGaN APD器件上形成平缓的倾斜侧壁。利用倾斜侧壁，可以控制场板在侧壁上延伸的长度，既能实现对结区的覆盖，又不超过有效范围，进而发挥场板、绝缘层、半导体之间的MOS效应，扩展器件结区的耗尽区宽度，抑制器件结区的峰值电场。

专利分类

H 电学

H01 基本电气元件
H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L31-00 对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射，或微粒辐射敏感的，并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的，或者专门适用于通过这样的辐射进行电能控制的半导体器件；专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或
H01L31-02 .零部件
H01L31-0248 .以其半导体本体为特征的
H01L31-04 .用作转换器件的
H01L31-08 .其中的辐射控制通过该器件的电流的，例如光敏电阻器
H01L31-12 .与如在一个共用衬底内或其上形成的，一个或多个电光源，如场致发光光源在结构上相连的，并与其电光源在电气上或光学上相耦合的

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[发明专利]基于非晶氮化物薄膜的宽谱光电探测器件及其制备方法有效

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