[发明专利]一种提高光吸收率的量子阱红外探测器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种提高光吸收率的量子阱红外探测器及其制造方法，所述探测器包括衬底、量子阱单元、上电极、上电极欧姆接触层、介质层、下电极和下电极欧姆接触层，所述衬底表面含有竖直的凸起物，所述下电极位于下电极欧姆接触层的上方，且下电极周边为介质层，所述量子阱单元采用外延生长法沉积在所述衬底表面下电极和介质层之外的区域，位于衬底表面凸起物上的量子阱单元为多面体，所述上电极通过上电极欧姆接触层和量子阱单元的最下层连接，其中，欧姆接触层通过离子注入工艺形成。本发明提供的一种提高光吸收率的量子阱红外探测器具有多个吸收面，有效地提高了量子阱红外探测器的吸收效率。

技术领域

本发明涉及红外探测器领域，具体涉及一种提高光吸收率的量子阱红外探测器及其制作方法。

背景技术

传统带间光吸收指电子吸收光子后，从价带跃迁到导带，从而产生一个光生电子空穴对，这些光生载流子在外加偏压的作用下，被收集形成光电流，这是传统基于带间吸收半导体光电探测器的基本原理。这种吸收要求光子的能量大于材料的禁带宽度，而对于红外光来讲，红外光波长长，相对应的能量小，需要材料具有很小的禁带宽度才能发生这种光吸收，因此，在基于传统带间吸收的红外探测器的制作过程中，材料的选择收到很大的限制，一般只能选用HgCdTe材料，但是中Hg-Te键比较脆弱，导致红外探测器的制作不容易。

量子阱红外探测器通过量子阱结构与掺杂的设计，在量子阱内形成特定的子能级，利用量子阱导带(或价带)内子能带间或子能带到扩展态间的电子(或空穴)跃迁。这样在红外光的作用下，可以发生量子阱内子能级之间或者子能级到连续态之间的跃迁，这些受激发的载流子在偏压作用下被收集形成光电流。因此，量子阱红外探测器具有稳定性好、响应速度快、抗辐射和易制作大面积焦平面阵列等优点。

但是在量子阱红外探测器使用过程中，入射的红外光一部分进入量子阱内部，一部分在进入量子阱之前发生反射，这就导致入射的红外光利用率低，造成量子阱红外探测器的探测结果发生偏差，为了提高量子阱红外探测器的精准性，就必须要保证尽可能多的入射光进入量子阱内被吸收，因此，防止入射光的损耗已经成为量子阱探测器急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高光吸收率的量子阱红外探测器及其制造方法，该量子阱红外探测器表面含有竖直的凸起物，采用外延法生长量子阱单元时，凸起物上的量子阱因为生长速度不同，会形成多个表面，使得量子阱红外探测器具有多个吸收面，有效地提高了量子阱红外探测器的吸收效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种提高光吸收率的量子阱红外探测器，其中，包括衬底、量子阱单元、上电极、上电极欧姆接触层、介质层、下电极和下电极欧姆接触层，所述衬底表面含有竖直的凸起物，含有竖直凸起物的衬底表面通过离子注入形成下电极欧姆接触层，所述下电极位于下电极欧姆接触层的上方，且下电极周边为介质层，所述量子阱单元采用外延生长法沉积在所述衬底表面下电极和介质层之外的区域，位于衬底表面凸起物上的量子阱单元为多面体，所述上电极欧姆接触层位于所述量子阱单元的最上层中，且所述上电极欧姆接触层上方为上电极，所述下电极通过下电极欧姆接触层和量子阱单元的最下层连接。

进一步地，所述衬底表面凸起物在衬底表面呈网状分布，且每个凸起物之间有间隙。

进一步地，所述衬底表面凸起物在衬底表面呈条形分布，且每条凸起物之间有间隙。

进一步地，所述衬底表面凸起物为多个条形凸起连接成的一个整体。

进一步地，所述量子阱单元为GaAs层和Al_xGa_1-xAs层交替形成，其中，Al_xGa_1-xAs层的厚度小于GaAs层的厚度，且所述量子阱单元的最上层和最下层均为GaAs层。