[发明专利]在缓冲器上方形成的光电子器件

说明书

本发明提供了光电子器件，该光电子器件包括经由缓冲层在硅基板上生长的锑基变质光探测器。该器件包括分层结构。分层结构可以包括硅基板，在硅基板上方形成的缓冲层，以及在缓冲层上方形成的红外光探测器。在一些实施方案中，缓冲层包括具有子层的复合缓冲层。例如，复合缓冲层包括在基板上方形成的锗基子层、在锗基子层上方生长的III‑As子层、以及在III‑As子层上方形成的III‑Sb子层。

本公开要求于2018年5月29日提交的美国临时专利申请号62/677,563的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及光电子器件，更具体地，本公开涉及在基板上方的缓冲层上形成的光电子器件。

背景技术

使用锑基合金(Sb-based alloys)的常规红外(IR)光探测器经常粘结或使用铟凸点粘附到硅基读出集成电路(silicon-based read-out integrated circuit,ROIC)晶片上以创造焦平面阵列(focal plane array,FPA)。使用锑基合金制造这种结构以粘结常见的红外光探测器的过程需要额外的制造步骤，这可能使ROIC过程复杂化。另外，基于铟凸点的技术也可能带来热管理问题。

发明内容

在一些实施方案中，光电子器件可以包括经由缓冲层在硅基板上生长的锑基变质(metamorphic)光探测器。该器件包括分层结构。这里，形容词“变质”用于表示一个晶体结构在另一个晶体结构上的外延生长，其中两个晶体结构具有不同的晶格间距。在一些实施方案中，分层结构包括基板，在基板上方形成的缓冲层，以及在缓冲层上方形成的红外光探测器。在一些实施方案中，缓冲层包括具有子层的复合缓冲层。例如，在一些实施方案中，复合缓冲层包括在基板上方形成的锗基子层、在锗基子层上生长的III-As子层、以及在III-As子层上方形成的III-Sb子层。

附图说明

本公开根据一个或多个不同实施方案并参考附图详细描述于下文。提供附图仅用于说明的目的，并且仅描绘典型或示例实施方案。所提供这些图式是为了便于理解本文公开的概念，并且不应被视为限制这些概念的广度、范围或适用性。应该注意，为了清楚和便于说明，这些附图不一定按比例绘制。

图1示出了根据本公开的一些实施方案的在基板上方具有光电子器件的示例性分层结构的截面图。

图2示出了根据本公开的一些实施方案的在基板和复合缓冲器上方具有光电子器件的说明性分层结构的截面图；

图3示出了根据本公开的一些实施方案的示例性分层结构的作为偏压的函数的量子效率曲线图；

图4示出了根据本公开的一些实施方案的示例性分层结构的作为波长的函数的量子效率曲线图；

图5示出了根据本公开的一些实施方案的示例性分层结构的作为偏压的函数的暗电流密度曲线图；

图6示出了根据本公开的一些实施方案的示例性分层结构的X射线衍射光谱图。

图7示出了根据本公开的一些实施方案的用于制作分层结构的说明性过程的流程图；以及

图8示出了根据本公开利用具有锑基光探测器的分层结构所产生的两个图像。

具体实施方式

本文描述的结构和方法涉及了包括有缓冲层而形成的光电子器件。在一些实施方案中，光电子器件包括经由缓冲层而在硅基板上方生长的锑基变质光探测器。例如，缓冲层可以包括复合Ge/III-As/III-Sb缓冲层。在说明性示例中，红外光探测器可以形成为焦平面阵列(FPA)的一部分，其可以用于光谱观察(例如，结合望远镜系统或其他光学系统)，红外线感测、成像或其组合。