[发明专利]一种单极阻挡结构窄带通紫外探测器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电子探测器件技术领域，尤其涉及一种单极阻挡结构窄带通紫外探测器。

背景技术

紫外探测技术是继红外探测和激光探测技术之后的又一军民两用光电探测技术。作为红外探测技术的重要补充，紫外探测技术具有广泛的应用，例如导弹预警、精确制导、紫外保密通信、生化分析、明火探测、生物医药分析、海上油监、臭氧浓度监测、太阳紫外指数监测等领域。GaN基三元系合金AlGaN，属于直接带隙半导体，随着合金材料中Al组分的变化，带隙在3.4eV–6.2eV之间连续变化，其带隙对应的峰值响应波长范围是200nm–365nm，因此AlGaN是制作紫外探测器的理想材料之一。

在紫外检测的应用中，很多情况需要对特定波段的紫外线进行检测，被检测的紫外线波段往往在几十个纳米的范围内。为了实现对特定波段的检测而不受其它波段的干扰，一般采用在探测器的窗口层加特定的滤波片。在探测器的窗口层加入特定的滤光片虽然能实现特定紫外线的检测，但增加滤光片会降低紫外线监测的响应率，同时工艺复杂和成本昂贵。为了使探测器本身具有窗口选择特性，Wang等人提出背照式p-i-n结构[Appl.Phys.Lett.,73:186-188(1998)]，该结构在沉积i型和p型GaN层之前，先在蓝宝石衬底上生长n型AlGaN层，因为AlGaN的带隙比GaN要宽，可以吸收短波光子，从而使探测只对GaN截止波长和AlGaN截止波长之间的紫外线进行选择探测。但是，该结构不能很好的解决探测器在短波紫外的短波抑制比，而通过增加短波过滤层厚度虽然能够有效地提高短波抑制比，但同时也会降低探测器的量子效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够有效地提高探测器的短波抑制比并且能够提高探测器的性能的单极阻挡结构窄带通紫外探测器。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种单极阻挡结构窄带通紫外探测器，其特征在于：包括：

衬底；

缓冲层，所述缓冲层外延在所述衬底之上；

N型欧姆接触层，所述N型欧姆接触层制作在所述缓冲层之上；

I型吸收层，所述I型吸收层制作在所述N型欧姆接触层之上；

P型单极阻挡层，所述P型单极阻挡层制作在所述I型吸收层之上；

P型滤波层，所述P型滤波层制作在所述P型单极阻挡层之上；

P型欧姆接触层，所述P型欧姆接触层制作在所述P型滤波层之上；

N型欧姆接触电极，所述N型欧姆接触电极制作在所述N型欧姆接触层之上；

P型欧姆接触电极；所述P型欧姆接触电极制作在所述P型欧姆接触层之上。

优选地，

所述衬底为蓝宝石衬底；

所述缓冲层为低温外延的GaN材料；

所述N型欧姆接触层为高电子浓度的N型GaN材料；

所述I型吸收层为非故意掺杂的N型Al_zGa_1-zN材料，其中0≤z＜1；

所述P型单极阻挡层为渐变掺杂和Al组分渐变分布的P型Al_yGa_1-yN材料，其中0＜y≤1；

所述P型滤波层为高电子浓度的P型Al_xGa_1-xN材料，其中0＜x＜1，y＞x＞z。

优选地，所述I型吸收层和所述P型单极阻挡层界面处外延厚度为20nm的范围内，AlGaN中Al组分由所述I型吸收层的z线性变化到所述P型单极阻挡层的y；在所述P型单极阻挡层外延厚度为20nm～40nm范围内，AlGaN中Al组分为y不变；在所述P型单极阻挡层外延厚度为40nm～60nm范围内AlGaN中Al组分由y线性降低至所述P型滤波层界面处的x。

优选地，所述P型单极阻挡层的掺杂分布为沿该层中心向两侧按高斯掺杂分布，掺杂类型为P型，中心掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3，两侧边界处掺杂浓度为2×10¹⁷cm^-3。

优选地，所述N型欧姆接触电极为钛金合金，所述P型欧姆接触电极为镍金合金。

优选地，

所述缓冲层的厚度为30nm；

所述N型欧姆接触层的厚度为500nm～4000nm；

所述I型吸收层的厚度为500nm；

所述P型单极阻挡层的厚度为60nm；

所述P型滤波层的厚度为150nm～500nm；