[发明专利]一种同质界面二维δ掺杂型PIN紫外探测器

说明书

本发明属于半导体光电子器件技术领域，具体涉及一种同质界面二维δ掺杂型PIN紫外探测器，包括衬底，缓冲层，N型欧姆接触层，N型欧姆接触电极，吸收层，二维δ掺杂层，P型欧姆接触层，P型欧姆接触电极；其中，所述二维δ掺杂层为高掺杂N型半导体材料制成，所述二维δ掺杂层制作在吸收层之上。本发明通过同质二维δ掺杂层来调节电场分布，从而提高P区光生载流子的收集效率，进而提高探测器的光谱响应率。

技术领域

本发明属于半导体光电子器件技术领域，具体涉及一种同质界面二维δ掺杂型PIN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。紫外探测技术在导弹预警、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、太阳指数监测等领域具有广泛的应用。传统紫外探测器主要以光电倍增管为主，它虽然能实现高响应的紫外探测，但是光电倍增管需要大功率和阴极制冷、体积大、功耗大、易损坏、价格高。近年来随着宽禁带半导体技术的发展，采用全固态半导体器件取代光电倍增管成为可能。GaN能够和AlN形成组分可调的三元系合金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，AlGaN探测器的本征截止波长能够从365nm连续变化到200nm。GaN基探测器具有全固态，体积小，不受可见光的干扰等优点。近年来，已经有多种结构的GaN基紫外探测器被研制出来，其中，PIN型结构由于量子效率高、暗电流低、响应速度快和能工作在光伏模式下等优点，受到了人们的关注。常规GaN基PIN型结构紫外探测器，由于P型区对入射光的吸收会降低探测器的响应率，为了提高响应率一般通过降低P区厚度或者采用异质外延更高Al组分的P型层。但降低P区厚度会增加欧姆电极的制备难度和增大暗电流，而采用异质外延技术又会带来界面极化问题和牺牲短波响应率的困扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种即无需采用异质外延技术又不用改变P区厚度，而通过在P区和吸收区界面插入一层二维δ掺杂的同质外延层来改变器件内部电场分布来获得高响应率的紫外探测器。

为解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：

一种同质界面二维δ掺杂型PIN紫外探测器，包括：

一衬底；

一缓冲层，该缓冲层制作在衬底上；

一N型欧姆接触层，该N型欧姆接触层制作在缓冲层上；

一N型欧姆接触电极，该N型欧姆接触电极为环形结构，且制作在N型欧姆接触层上；

一吸收层，该吸收层为弱N型半导体材料制成，该吸收层制作在N型欧姆接触层上，且位于环形N型欧姆接触电极围成的区域内；

一二维δ掺杂层；

一P型欧姆接触层，该P型欧姆接触层制作在二维δ掺杂层之上；

一P型欧姆接触电极，该P型欧姆电极制作在P型欧姆接触层之上；

其中，所述二维δ掺杂层为高掺杂N型半导体材料制成，所述二维δ掺杂层制作在吸收层之上。

优选的，所述衬底为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓材料制成。

优选的，所述缓冲层为低温外延的AlN材料制成，厚度为150纳米～300纳米。

优选的，所述N型欧姆接触层的厚度为300纳米～500纳米，为高电子浓度的N型Al_xGa_1-xN材料制成，其中0≤x≤1，掺杂浓度大于5×10¹⁷cm^-3。