[发明专利]一种红外探测器材料的势垒层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种红外探测器材料的势垒层及其制备方法，属于光电子材料与器件技术领域。所述红外探测器材料结构从上向下依次为顶电极接触层、势垒层、吸收层、底电极接触层、缓冲层以及衬底；势垒层材料为掺杂5×10¹⁵～1×10¹⁶cm^‑3Be的p型复合层，在吸收层上先生长AlAs_0.08Sb_0.92层，后生长AlSb层，之后两层交替生长形成的复合层，AlAs_0.08Sb_0.92层和AlSb层的厚度分别独立为1～10nm，AlAs_0.08Sb_0.92层与吸收层接触；势垒层厚度为100～200nm。势垒层能消除InAsSb与势垒能带结构中的价带偏移和晶格失配，改善红外探测器光生载流子的传输特性及电学性能。

技术领域

本发明涉及一种红外探测器材料的势垒层及其制备方法，具体地说，涉及一种PBn型和nBn型InAsSb红外探测器材料的势垒层及其制备方法，属于光电子材料与器件技术领域。

背景技术

势垒型器件在窄带隙吸收层和顶电极接触层之间引入宽禁带半导体材料，消除了耗尽层，减小耗尽层相关的产生-复合电流、隧穿电流等，大大降低器件暗电流。PBn和nBn势垒型红外探测器材料的势垒层普遍采用单层宽禁带半导体材料如AlSb、AlAsSb、InAlSb等。理想的半导体势垒材料与窄带隙吸收层导带带阶足够大，价带带阶很小或为零，阻止多数载流子通过而不影响少数载流子通过。

传统AlAsSb和AlSb材料作为势垒材料存在以下不足：

(1)电导率小、导电性能差，为了能形成有效的势垒必须进行掺杂，掺杂工艺难于控制；

(2)掺杂AlAsSb与InAsSb界面处会存在耗尽区，使得电场延伸至吸收层，导致吸收区的暗电流增大；

(3)高Sb组分AlAsSb与GaSb晶格匹配，禁带宽度1.7eV～2.3eV。作为电子阻挡势垒，与InAs_0.91Sb_0.09形成的异质结价带差，价带难于调平。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种红外探测器材料的势垒层及其制备方法，所述势垒层能消除InAsSb与势垒能带结构中的价带偏移和晶格失配，改善红外探测器光生载流子的传输特性，改善器件的电学性能。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种红外探测器材料的势垒层，所述红外探测器材料的结构从上向下依次为顶电极接触层、势垒层、吸收层、底电极接触层、缓冲层以及衬底。

所述顶电极接触层的材料为掺杂铍(Be)的p型锑化镓(GaSb)材料或掺杂硅(Si)的n型InAs_0.91Sb_0.09材料；Be的掺杂浓度为5×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁸cm^-3，Si的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3；所述顶电极接触层的厚度为100nm～300nm。

所述势垒层的材料为掺杂Be的p型复合层，Be的掺杂浓度为5×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁶cm^-3，所述复合层由AlAs_0.08Sb_0.92层和AlSb层交替生长构成，其中，AlAs_0.08Sb_0.92层和AlSb层的厚度分别独立为1nm～10nm，AlAs_0.08Sb_0.92层与吸收层接触；所述势垒层材料的禁带宽度大于吸收层的禁带宽度，且晶格与吸收层材料晶格匹配；所述势垒层的厚度为100nm～200nm。