[发明专利]一种基于铟镓砷的波长拓展型红外探测器的外延片结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于铟镓砷的波长拓展型红外探测器的外延片结构，包括InP衬底，所述InP衬底顶部设有In0.53Ga0.47As腐蚀阻止层，所述In0.53Ga0.47As腐蚀阻止层顶部设有InP缓冲层，所述InP缓冲层顶部设有In0.53Ga0.47As吸收层，所述In0.53Ga0.47As吸收层顶部设有非掺杂的本征InP层，所述非掺杂的本征InP层顶部设有In0.53Ga0.47As接触层。采用In0.53Ga0.47As接触层，克服了电极金属和InP之间的接触电阻问题，形成了良好的欧姆接触，器件的串联电阻明显降低；采用衬底去除的方法，成功将短波红外探测器的响应光谱延伸到可见光，实现了可见光‑短波红外的宽光谱探测，大大丰富了成像目标的信息和识别率。

技术领域

本发明涉及红外探测器技术领域，具体为一种基于铟镓砷的波长拓展型红外探测器的外延片结构及其制备方法。

背景技术

三元化合物InxGa1-xAs是III-V族的赝二元系半导体材料，具有迁移率高、量子效率高、近室温工作、抗辐照特性好等优点，可由InAs与GaAs以任何配比形成，且均为闪锌矿结构。当In组分为0.53时，光敏材料In0.53Ga0.47As与InP衬底材料晶格匹配，采用金属有机化合物化学气相沉积系统(MOCVD)等薄膜材料生长技术能获得大面积、高质量的In0.53Ga0.47As/InP PIN结构外延，是一种高性能的红外探测器材料。

铟镓砷短波红外探测器广泛应用于航空航天、工业监测、安防救援、夜视、激光探测等领域。通过对红外探测器的PIN结构外延进行设计，可将该器件的响应波段进一步扩展，实现可见光-短波红外同时响应的宽光谱系列探测器，从而解决单波段探测器信息匮乏的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于铟镓砷的波长拓展型红外探测器的外延片结构，包括InP衬底，所述InP衬底顶部设有In0.53Ga0.47As腐蚀阻止层，所述In0.53Ga0.47As腐蚀阻止层顶部设有InP缓冲层，所述InP缓冲层顶部设有In0.53Ga0.47As吸收层，所述In0.53Ga0.47As吸收层顶部设有非掺杂的本征InP层，所述非掺杂的本征InP层顶部设有In0.53Ga0.47As接触层，且In0.53Ga0.47As腐蚀阻止层通过MOCVD方法生长在InP衬底上，InP缓冲层通过MOCVD方法生长在In0.53Ga0.47As腐蚀阻止层上，In0.53Ga0.47As吸收层通过MOCVD方法生长在InP缓冲层上，非掺杂的本征InP层通过MOCVD方法生长在In0.53Ga0.47As吸收层上，In0.53Ga0.47As接触层通过MOCVD方法生长在非掺杂的本征InP层上。

优选的，InP衬底是N型高掺杂的InP单晶片。

优选的，InP缓冲层是掺杂硅的InP。

优选的，In0.53Ga0.47As吸收层是非掺杂的本征In0.53Ga0.47As。

优选的，In0.53Ga0.47As接触层是非掺杂的本征In0.53Ga0.47As。

本发明还提供了一种基于铟镓砷的波长拓展型红外探测器的外延片结构的制备方法，

S1：采用MOCVD方法，首先在重掺杂的N型InP衬底上生长晶格匹配的In0.53Ga0.47As腐蚀阻止层；

S2：接着在In0.53Ga0.47As腐蚀阻止层上生长低缺陷密度的InP缓冲层；

S3：接着在InP缓冲层上生长非掺杂的本征In0.53Ga0.47As吸收层，吸收短波红外的入射光，从而产生电子-空穴对，实现光电信号的转换和探测功能；

S4：再在In0.53Ga0.47As吸收层上生长非掺杂的本征InP层，非掺杂的本征InP层决定了响应光谱的波长下限；