[发明专利]锑化物超晶格雪崩光电二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锑化物超晶格雪崩光电二极管及其制备方法。该光电二极管包括：P型衬底；P型InAs/GaSb超晶格吸收层，设置于所述P型衬底上；P型InAsP/InAsSb超晶格电荷层，设置于所述P型InAs/GaSb超晶格吸收层上；P型InAsP/InAsSb超晶格倍增层，设置于所述P型InAsP/InAsSb超晶格电荷层上；N型InAsP/InAsSb超晶格接触层，设置于所述P型InAsP/InAsSb超晶格倍增层上；第一电极，设置于所述P型衬底上；以及第二电极，设置于所述N型InAsP/InAsSb超晶格接触层上。本发明通过全新的P型InAsP/InAsSb超晶格作为电荷层和倍增层，在引入异质结构的同时不影响电子的输运，并且InAsP/InAsSb超晶格的空穴和电子离化率比比体材料AlGaAsSb差异更大，APD噪声更小，且倍增层为无Al、无Ga的材料，因此器件性能更加优异。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种锑化物超晶格雪崩光电二极管及其制备方法。

背景技术

红外辐射探测是红外技术的重要组成部分，红外探测器在红外成像、医疗、军事等方面都发挥着重要的作用。随着探测器技术发展以及人们对探测器更高性能的追求，使得探测器技术向更高响应速度、更高分辨率、更低噪声和更高灵敏度的方向发展。而雪崩光电二极管(APD)因具备内部增益高、灵敏度高和响应速度快等独特优势成为红外探测器的重要发展方向。

目前，工作在可见光和近红外波段的APD器件主要采用Si、Ge和InGaAs材料，由于具有较好的性能已经实现商业化应用，如在激光雷达、光纤通信等领域。而中红外波段APD器件的目前主要材料是碲镉汞(HgCdTe)，其制备的器件性能较为优异，是制造中红外APD的理想材料。但因为材料价格昂贵，主要限制于军事用途。

锑化物超晶格材料是红外探测材料的另一选择，具有量子效率高、暗电流小、带隙可调和材料均匀性好等优点，理论性能比碲镉汞更加优异。因为锑化物超晶格具有替代碲镉汞材料的潜力，自1987年被报道以来，已成为红外探测器的新兴发展方向。随着材料生长和器件结构设计的进步，常规锑化物超晶格红外探测器已经接近碲镉汞探测器的性能，且国外已经实现了列装。

尽管锑化物红外探测器已经取得了一定的进展，但锑化物超晶格雪崩光电二极管的研究和样品却十分匮乏。虽然已有极少锑化物超晶格APD的报道(BanerjeeK,GhoshS,MallickS,etal.AppliedPhysicsLetters,2009,94(20):651.GhoshS,MallickS,BanerjeeK,etal.JournalofElectronicMaterials,2008,37(12):1764-1769.)，但目前报道的器件基本上都是采用简单的PIN同质结构(反偏工作时的能带示意图参阅图1)，采用InAs/GaSb超晶格作为吸收区同时也将其作为雪崩倍增区，它的优点是光信号产生的电子和空穴能够顺利收集，没有势垒阻挡，但存在暗电流较大、噪声明显等问题。

发明内容

(一)本发明所要解决的技术问题

本发明解决的问题是：如何分离吸收区和雪崩倍增区，在不影响少子输运的同时，抑制暗电流。