[发明专利]一种雪崩放大长波量子阱红外探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外探测器，尤其涉及一种雪崩放大长波量子阱红外探测器。

背景技术

在最近的红外探测技术发展中，由于III-V族化合物半导体量子阱红外探测器技术具有很多优点，故关于该技术的研究和开发十分活跃。III-V族化合物半导体量子阱红外探测器材料均匀性好，器件工艺成熟，抗辐照，易于制成焦平面阵列成像探测器。常规的III-V族化合物半导体量子阱红外探测器由于量子效率较低，所以产生的光电流较小，在应用上受到了很大的限制。例如对于GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器，其量子效率一般不超过30％。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种雪崩放大长波量子阱红外探测器，其利用阱内雪崩放大效应增强探测器的量子效率，提高器件的响应率，实现对长波红外光的探测。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种雪崩放大长波量子阱红外探测器，包括InP衬底及通过分子束外延或金属有机化学气相沉积依次生长于InP衬底上的下电极、多个周期的多量子阱层、上电极，所述多个周期的多量子阱层中InP作为势垒层，In_xGa_1-xAs_yP_1-y作为量子阱层。

In_xGa_1-xAs_yP_1-y量子阱中x＝0.69～0.71，y＝0.61～0.63。

InP势垒层的厚度为35～40nm，In_xGa_1-xAs_yP_1-y量子阱的厚度为8～9nm。

每个量子阱的n型掺杂浓度为3～6×10¹⁷cm^-3。

上、下电极均为n型掺杂的In_xGa_1-xAs。

上述In_xGa_1-xAs中，x＝0.52～0.54。

上述In_xGa_1-xAs的n型掺杂浓度范围在1～5×10¹⁸cm^-3。

所述多量子阱层的周期为30个。

当上述器件工作时，在In_xGa_1-xAs_yP_1-y量子阱层可以产生雪崩放大。

本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

1.与常规的量子阱红外探测器相比，本发明的In_xGa_1-xAs_yP_1-y/InP长波量子阱红外探测器由于利用了阱内雪崩放大效应，其量子效率显著提高，可以达到100％以上，从而大大提高器件的响应率。

2.本发明中使用了窄禁带的上、下电极层，可以使器件的暗电流显著降低。

3.综合上述两方面的因素，使得本发明的In_xGa_1-xAs_yP_1-y/InP长波量子阱红外探测器的器件性能十分优良。

附图说明

图1为本发明的雪崩放大长波量子阱红外探测器的结构示意图；

图2为本发明中阱内雪崩放大效应的示意图；

图3为本发明的长波量子阱红外探测器器件响应率曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明公开了一种雪崩放大长波量子阱红外探测器，包括InP衬底1及通过分子束外延或金属有机化学气相沉积依次生长于InP衬底1上的下电极2、多个周期的多量子阱层3、上电极4，所述多个周期的多量子阱层3中每个周期中InP作为势垒层，In_xGa_1-xAs_yP_1-y作为量子阱层。其利用阱内雪崩放大效应增强探测器的量子效率，提高器件的响应率，实现对波长为8～12μm红外光的探测。