[发明专利]氮化镓基雪崩型探测器及其制作方法

权利要求书

1.一种氮化镓基雪崩型探测器，其特征在于，包括：

一衬底；

一N型掺杂的GaN欧姆接触层，该N型掺杂的GaN欧姆接触层制作在衬底上；

一非故意掺杂GaN吸收层，该非故意掺杂GaN吸收层制作在N型掺杂的GaN欧姆接触层上，该非故意掺杂GaN吸收层的面积小于N型掺杂的GaN欧姆接触层的面积；

一N型掺杂的Al组分渐变的AlGaN层，该N型Al组分渐变的AlGaN层制作在非故意掺杂的GaN吸收层上；

一非故意掺杂AlGaN雪崩倍增层，非故意掺杂AlGaN雪崩倍增层制作在N型掺杂的Al组分渐变的AlGaN层上；

一P型掺杂的AlGaN欧姆接触层，该P型掺杂的AlGaN欧姆接触层制作在非故意掺杂AlGaN雪崩倍增层上；

一钝化层，该钝化层制作在非故意掺杂GaN吸收层、N型掺杂的Al组分渐变的AlGaN层、非故意掺杂AlGaN雪崩倍增层以及P型掺杂的AlGaN欧姆接触层的侧面；

一N型欧姆接触电极，该N型欧姆接触电极制作在钝化层的外侧且位于N型掺杂的GaN欧姆接触层上；

一P型欧姆接触电极，该P型欧姆接触电极制作在P型掺杂的AlGaN欧姆接触层上；

利用AlGaN材料作为窗口层，使非故意掺杂的GaN吸收层和非故意掺杂AlGaN雪崩倍增层分离，使能量大于GaN的本征带隙而小于AlGaN的带隙的光能够穿过AlGaN窗口被下面的GaN吸收层所吸收，产生的光生电子被扫入N型欧姆接触电极，非故意掺杂AlGaN雪崩倍增层是AlGaN高电场区，而光生空穴在进入AlGaN高电场区时发生雪崩电离，形成一股非常大的雪崩空穴电流，从而提高了探测器的灵敏度；另外，为了降低非故意掺 杂GaN吸收层和非故意掺杂AlGaN雪崩倍增层之间的异质结界面对光生空穴的阻挡作用，在非故意掺杂GaN吸收层和非故意掺杂AlGaN雪崩倍增层之间设计了N型掺杂的Al组分渐变的AlGaN层；同时Al组分渐变的AlGaN层也给材料生长带来方便。

2.根据权利要求1所述的氮化镓基雪崩型探测器，其特征在于，其中该衬底为蓝宝石、氮化镓、硅、碳化硅或砷化镓材料。

3.根据权利要求1所述的氮化镓基雪崩型探测器，其特征在于，其中所述的N型掺杂的Al组分渐变的AlGaN层的Al组分是从GaN渐变到非故意掺杂AlGaN雪崩倍增层的Al组分。

4.根据权利要求1所述的氮化镓基雪崩型探测器，其特征在于，其中所述的N型掺杂的Al组分渐变的AlGaN层、非故意掺杂AlGaN雪崩倍增层以及P型掺杂的AlGaN欧姆接触层的Al组分高于N型掺杂的GaN欧姆接触层及非故意掺杂GaN吸收层的Al组分。

5.根据权利要求1所述的氮化镓基雪崩型探测器，其特征在于，其中所述的P型掺杂的AlGaN欧姆接触层的厚度大于其本征带隙对应的光的吸收长度。

6.根据权利要求1所述的氮化镓基雪崩型探测器，其特征在于，其中所述的N型欧姆接触电极为环形结构。

7.根据权利要求1所述的氮化镓基雪崩型探测器，其特征在于，其中所述的钝化层为SiO₂或SiN_x介电层。

8.根据权利要求1所述的氮化镓基雪崩型探测器，其特征在于，其中所述的P型欧姆接触电极为圆形、环形或网格状结构，并且其材料为对紫外光透光或半透光的材料。