[发明专利]一种850nm波段高响应度探测器

说明书

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，尤其涉及一种850nm波段高响应度探测器，其不同之处在于：其包括位于探测器最底端的n型衬底，所述n型衬底上由下至上依次包括氧化铝层、n型接触层、n型DBR层、下限制层、吸收层、上限制层、p型接触层和增透膜层，还包括n型电极层和p型电极层，所述n型电极层位于所述n型接触层上且位于所述n型DBR层的一侧，所述p型电极层位于p型接触层上且位于所述增透膜层的一侧。本发明提高响应速率，有助于抗辐照低暗电流高响应度探测器的实现。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，尤其涉及一种850nm波段高响应度探测器。

背景技术

半导体光电探测器由于体积小、灵敏度商、响应速度快、易于集成，是最理想的光电探测器，典型的包括PIN光电二极管、雪崩二极管以及硅光电倍增管。在光纤通信，传感系统、高能物理、核医学等领域广泛应用。

PIN光电二极管是一个在pn二极管之间加入一个轻掺杂的本征区的探测器。跨越两端的内部电场随着离二极管表面距离的变化而变化。PIN光电二极管在本征区中的电场很强，当一个光子在这一区域被吸收时，光子能量转换给新的载流子(电子和空穴对)，这些新产生的载流子根据自身极性，在电场作用下，向不同方向漂移(电子朝向n区、空穴朝向P区)。如果外部电路再进行相连，此时就有光电流产生。由于PIN光电二极管有很宽的本征区域，因此有了一个较长的光波吸收区域和较快的时间响应。它有很多应用，如衰减器、射频交换机和光纤系统中的探测器。其噪声主要是暗电流和光的离散光子产生的散粒噪声。PIN光电二极管具有很好的光电特性，结构简单，易于生产加工，具有较小的暗电流。PIN光电二极管长期工作稳定，而且只需加载较低的偏置电压。

通常的850nm波段的光探测器一般用硅探测器，但是硅探测器响应率不高。而常规光源材料都是III-V族材料系，二者难于单片集成，限制了大规模光电子集成的高集成度发展。硅材料的抗辐照能力也不如GaAs材料。5G的发展促进了GaAs基高速大功率电子器件的发展，加大了GaAs材料在未来光电子集成的应用领域。对于空间光通信以及激光电池等应用而言，GaAs基探测器非常适合，但GaAs半绝缘衬底的缺陷密度很高，达到10000个/cm²，比N型衬底至少高一个数量级，所以利用GaAs半绝缘衬底会导致探测器缺陷多，更不适合做探测器阵列，存在暗电流过大、响应不均匀、成品率低等一系列问题。而直接利用N型衬底，虽然缺陷低，但是其导电性有严重寄生效应，影响探测速度。

鉴于此，为克服上述技术缺陷，提供一种850nm波段高响应度探测器成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种850nm波段高响应度探测器，提高响应速率，有助于抗辐照低暗电流高响应度探测器的实现。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种850nm波段高响应度探测器，其不同之处在于：其包括位于探测器最底端的n型衬底，所述n型衬底上由下至上依次包括氧化铝层、n型接触层、n型DBR层、下限制层、吸收层、上限制层、p型接触层和增透膜层，还包括n型电极层和p型电极层，所述n型电极层位于所述n型接触层上且位于所述n型DBR层的一侧，所述p型电极层位于p型接触层上且位于所述增透膜层的一侧。

按以上技术方案，所述n型衬底为超低缺陷密度的GaAs材料，厚度为80-150μm。

按以上技术方案，所述氧化铝层中Al含量大于98％，厚度为10-40nm。

按以上技术方案，所述n型接触层的n型掺杂浓度大于1x 10¹⁸/cm³，厚度为30-100nm。