[发明专利]碲铟汞光电探测器及其肖特基结构中介质膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电探测器制造技术领域。

背景技术

碲铟汞(Hg₃In₂Te₆)光电探测器具有量子效率高、响应时间短、抗辐射能 力强的优点，在光纤通信、红外制导，激光探测等相关领域都有一定的潜在 应用价值。由于碲铟汞的材料特性具有载流子浓度及迁移率均较低的特点， 碲铟汞光电探测器通常采用金属-半导体接触形式的肖特基结构。在构成肖特 基势垒的金属和碲铟汞之间插入适当厚度的绝缘介质膜，可以降低肖特基势 垒，增加量子效率，从而提高器件的响应度。

目前，所有报道资料中所采用的介质膜均为碲铟汞的氧化膜，形成方法 有阳极化及等离子氧化等方法。由于碲铟汞生成的氧化物中氧化铟(In₂O₃) 具有导电性，这就决定了整个氧化膜不可能具有很高的绝缘性能，其器件性 能也相应受到限制。

发明内容：

本发明的目的是提出一种碲铟汞光电探测器，以提高碲铟汞光电探测器 肖特基结构的介质膜的绝缘性。

同时，本发明进一步提出碲铟汞光电探测器肖特基结构中介质膜的制备 方法。

本发明的技术方案是：采用阳极化的方法，生长一种可用于碲铟汞光电 探测器肖特基结构的介质膜，它是一层硫化物介质膜，介质膜的厚度为5～15 nm。

上述碲铟汞光电探测器肖特基结构的介质膜的制备方法，步骤如下：

1、晶片表面处理：首先除去碲铟汞晶片表面的损伤层、残留杂质以及自 然氧化层，然后冲洗干净；

2、配置阳极硫化液：将含有结晶水的硫化钠置于可排气的密闭容器内抽 真空，完全除去其中所含的结晶水，然后将粉末状的无水的硫化钠按0.05M～ 0.2M的配比溶解于乙二醇溶剂中；

3、阳极化电流设定：通过测量碲铟汞晶片的直径或采用称重法，计算出 碲铟汞晶片的面积，然后根据0.01～0.2A/cm²的电流密度比例，计算出晶片 进行阳极化所需电流值，并设定在恒流电源中；

4、阳极化：将处理好的、欲进行硫化的碲铟汞晶片浸没在配制好的阳极 化溶液中，将晶片通过探针接在恒流电源的阳极，将一铂片置于阳极化溶液 中并接恒流电源的阴极。接通恒流源电源进行阳极化，生成的硫化物膜厚度 为5～15nm厚，关闭恒流源电源；

5、清洗：从阳极液中取出已生成硫化物膜晶片，用去离子水冲洗干净。

本发明的优点是：

1、与氧化介质膜相比，通过本发明的方法制成的碲铟汞光电探测器肖特 基结构的介质膜不再含有导电物质氧化铟，大大提高了介质膜绝缘性。

2、通过抽真空的方法去除Na₂S·9H₂O中的结晶水，配制成阳极硫化溶液能 够避免Na₂S的分解，去除结晶水彻底，避免了因材料成份偏差而产生的溶液 浓度的偏差，提高了溶液的配比精度，减少了溶液中OH^-及O^2-离子含量，有利 于生长出高质量的碲铟汞硫化介质膜。

附图说明

图1为碲铟汞光电探测器肖特基结构示意图；

图2为Na₂S·9H₂O抽真空排水示意图；

图3为碲铟汞晶片阳极化示意图，恒流电源的阳极通过探针接在碲铟汞 晶片上，恒流电源的阴极接在铂片上。

图中，各标号，1是金属电极；2是绝缘介质膜；3是保护层；4是碲铟 汞材料；5是Na₂S·9H₂O晶体；6是培养皿；7是密闭真空容器；8是抽气口； 9是阳极化溶液；10是碲铟汞晶片；11是铂片；12是探针；13是恒流电源。

具体实施方式

本发明采取对碲铟汞芯片阳极硫化，在碲铟汞芯片的表面产生一层硫化 物介质膜，带有该介质膜的碲铟汞芯片与金属阳极一起形成肖特基结构。参 见图1，1是与外部信号线相连的金属电极；2是本发明所述的绝缘介质膜；3 是用于防护、固定的保护层；4是碲铟汞芯片。

实施例1：