[发明专利]一种基于带间级联结构的长波超晶格红外探测器

摘要

本发明公开了一种基于带间级联结构的长波超晶格红外探测器。与传统的PIN器件结构相比，带间级联结构通过电子隧穿区和多量子阱弛豫区实现光生载流子的单方向输运，抑制了器件的产生复合电流、隧穿电流和侧壁漏电，从而大大提高该红外探测器的信噪比。特别是在结构中采用了多组同周期的量子阱来实现窄禁带宽度下电子弛豫区的设计，实现了长波带间级联的载流子输运，可获得30％左右的量子效率。因此本发明公开的结构利用InAs/GaSb/AlSb三种二元化合物形成不同周期厚度的超晶格和多量子阱材料，构成一种基于带间级联结构的长波超晶格红外探测器，降低器件的暗电流，获得高灵敏度和高探测率的长波器件。

主权项

1.一种基于带间级联结构的长波超晶格红外探测器，其具体结构自InAs(9)衬底向上依次为长波超晶格N型接触层(1)、空穴势垒层(2)、第一级长波超晶格吸收区(3)、多量子阱电子隧穿区(4)、多量子阱电子弛豫区(5)、第二级长波超晶格吸收区(6)、电子势垒区(7)和长波超晶格P型接触层(8)，下电极TiPtAu(11)位于长波超晶格N型接触层(1)上，上电极TiPtAu(10)位于长波超晶格P型接触层(8)上，其特征在于：所述的长波超晶格N型接触层(1)的结构为20‑80周期长波超晶格，每周期由5‑7nm InAs和2‑4nm GaSb构成，N型掺杂浓度为1016‑1017cm‑3；所述的空穴势垒层(2)的结构为20‑80周期中波超晶格，每周期由2‑3nm InAs和1‑2nm GaSb构成，N型掺杂浓度为1015‑2×1016cm‑3；所述的第一级长波超晶格吸收区(3)的结构为100‑800周期长波超晶格，每周期由5‑7nm InAs和2‑4nm GaSb构成，P型掺杂浓度为1015‑1016cm‑3；所述的多量子阱电子隧穿区(4)的结构为6‑10周期超晶格，每周期由3‑5nm GaSb和2‑4nm AlSb构成，P型掺杂浓度为1015‑2×1016cm‑3；所述的多量子阱电子弛豫区(5)的结构为3‑5组量子阱，每组量子阱由3‑5个相同的量子阱组成，每个量子阱由5‑10nm InAs和2‑4nm AlSb构成，N型掺杂浓度为1015‑2×1016cm‑3；所述的第二级长波超晶格吸收区(6)的结构为100‑800周期长波超晶格，每周期由5‑7nm InAs和2‑4nm GaSb构成，P型掺杂浓度为1015‑1016cm‑3；所述的电子势垒区(7)的结构为20‑80周期超晶格，每周期由2‑3nm InAs和2‑4nm GaSb构成，P型掺杂浓度为1015‑1016cm‑3；所述的长波超晶格P型接触层(8)的结构为20‑80周期长波超晶格，每周期由4‑6nm InAs和2‑4nm GaSb构成，P型掺杂浓度为1016‑1017cm‑3。