[发明专利]一种具有石墨烯透明电极的碳化硅雪崩光电探测器

说明书

一种具有石墨烯透明电极的碳化硅雪崩光电探测器，涉及半导体光电探测器。设有衬底，在衬底上依次设有同质的第一N型外延缓冲层、N^‑型外延吸收层、第二N型外延倍增层和P⁺型欧姆接触层；在P⁺型欧姆接触层表面通过电热分解法生长的多层石墨烯透明电极层，采用光刻掩膜技术和ICP刻蚀工艺刻蚀一高度从石墨烯层表面到第一N型外延缓冲层表面，使得P⁺型欧姆接触层、第二N型外延倍增层和N^‑型外延吸收层为圆台，通过等离子体增强化学气相沉积法生长一致密的SiO_x/Si₃N₄保护钝化层。在N⁺型衬底的背面溅射N型欧姆接触电极，并在SiO_x/Si₃N₄保护钝化层上通过光刻工艺刻蚀出焊盘窗口并制备石墨烯透明电极层的焊盘。

技术领域

本发明涉及半导体光电探测器，尤其是涉及探测波长为200～400nm的一种具有石墨烯透明电极的碳化硅雪崩光电探测器。

背景技术

制备具有高性能的日盲型(探测波长250～280nm)紫外光电探测器，在许多特殊领域有重大价值，如导弹尾气检测、高压漏电监测、火焰传感器、非视距紫外通信等。波长小于250nm的深紫外探测在荧光拉曼光谱检测的应用也很重要；此外，300nm到400nm的近紫外波段的探测也非常广泛，特别是在医学成像和核能探测方面，探测微弱紫外信号的紫外探测器已成为近年来国际上光电探测领域的研究热点。紫外光电探测器是一种利用光电效应原理将紫外信号转变成电学信号的器件，具有广阔的应用前景，是光电探测领域的前沿研究方向之一。目前，紫外光电倍增管(PMT)具有内部增益高、灵敏度高等优点，用于检测微弱紫外信号有悠久的历史，但是紫外PMT体积大、易碎、对磁场较敏感、量子效率低(小于40％)，高压工作高(通常300～900V)，且需要外部制冷系统。而半导体紫外雪崩光电探测器相对来说应用性和可靠性更强，其主要特点如下：(1)对红外和可见波段是“可见光盲”或者“日盲型”，可以在红外和可见光背景下工作；(2)外界噪声干扰小，可在室温下工作，无需像红外光电探测器需工作在低温环境下；(3)具有结构相对简单、可靠性好、体积小等优点。