[发明专利]一种基于氮化硼的紫外/红外双色探测器

说明书

一种基于氮化硼的紫外/红外双色探测器，属于半导体光电探测器技术领域。解决了现有技术中的紫外/红外双色探测器无法实现高效的紫外和红外的探测、受低温应用限制、原材料有毒、制备繁琐、制备中不可避免引入大量污染物等问题。本发明的双色探测器，由衬底、紫外探测器外延层和红外探测器外延层组成，紫外探测器外延层为连续层结构，固定在衬底的上表面上，材料为三维氮化硼，红外探测器外延层为连续层结构或图案化结构，固定在紫外探测器外延层的上表面上，材料为二维氮化硼。该双色探测器利用三维氮化硼的本征紫外吸收性能和二维氮化硼的声子极化红外吸收性能，实现紫外和红外的同时探测，该探测器使用不受低温限制，且安全环保、制备简单。

技术领域

本发明属于半导体光电探测器技术领域，具体涉及一种基于氮化硼的紫外/红外双色探测器。

背景技术

紫外探测器和红外探测器是两种常见的广泛应用于军事和民用等方面的探测器，将两种波段探测集成的紫外/红外双色探测器可以抑制背景噪声降低虚警率，是当今光电探测技术发展的研究热点之一。但紫外/红外双色探测器的发展尚处于起步阶段，双色探测器的材料是亟待解决的问题之一。

现有技术中，随着宽禁带半导体材料质量的提高，高质量多量子阱器件结构的制备工艺逐步成熟，GaN/AlGaN量子阱体系成为了紫外/红外双色探测器的主流材料之一。但是，这种从GaN价带到AlGaN价带的带内跃迁只有低温下才能实现，因此GaN/AlGaN量子阱体系紫外/红外双色探测器有较好的紫外响应，但红外响应的效果欠佳，不适合大规模应用。为了改善GaN/AlGaN量子阱体系的红外探测性能，研究人员引入适合红外探测的窄禁带半导体材料与适合紫外探测的宽禁带半导体相结合以实现双色的有效探测，MCT(mercurycadmium tellurium)/GaN体系、PbS/ZnO体系相继出现，但这些材料仍然具有红外响应需要低温冷却、原材料具有剧毒等缺点。另外，研究人员结合Pt/CdS的紫外探测性能和InSb的红外探测性能实现了紫外/红外双色响应，但Pt/CdS的紫外探测并不在日盲紫外波段，限制了其应用。而哈尔滨理工大学结合AlGaN的日盲紫外探测性能和石墨烯的红外探测性能实现了紫外/红外双色探测器，但该体系的石墨烯制备需要经过较为复杂的转移过程，在转移过程中不可避免引入大量污染物，这会造成探测器性能低且难以提高。

综上，现有技术中尚未出现一种能够很好的实现紫外和红外的同时探测，且不受低温限制、安全环保、制备简单的材料，故探索新型材料依然是紫外/红外双色探测器领域在发展中所面临的瓶颈问题。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决现有技术中的技术问题，提供一种基于氮化硼的紫外/红外双色探测器，该探测器能够实现高效的紫外和红外的探测，且不受低温限制、安全环保、制备简单。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

本发明提供一种基于氮化硼的紫外/红外双色探测器，由衬底、紫外探测器外延层和红外探测器外延层组成，所述紫外探测器外延层为连续层结构，固定在衬底的上表面上，材料为三维氮化硼，红外探测器外延层为连续层结构或图案化结构，固定在紫外探测器外延层的上表面上，材料为二维氮化硼。

进一步的，所述紫外探测器外延层和红外探测器外延层之间设有隔离层，隔离层的材料为介电材料。

更进一步的，所述隔离层的厚度为20纳米以上。

更进一步的，所述介电材料为氧化硅。

进一步的，所述紫外探测器外延层的厚度为100纳米以上。

进一步的，所述红外探测器外延层的厚度为1-99纳米。

进一步的，所述红外探测器外延层为图案化阵列结构，由多个阵列单元组成。

更进一步的，所述阵列单元的形状为正方体、圆柱体或正六棱柱，且阵列单元的中心轴垂直于固定面。