[发明专利]一种三维结构高增益AlGaN日盲紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种三维结构高增益AlGaN日盲紫外探测器，紫外探测技术领域，包括衬底，在衬底上依次生长的缓冲层、n‑AlGaN层、i‑AlGaN层、p‑AlGaN层；i‑AlGaN层和p‑AlGaN层位于器件的有源区之间的区域均被刻蚀掉，形成被分隔开的两部分p型有源区；还包括2个p型欧姆接触电极上电极，分别位于两部分p型有源区的p‑AlGaN层的上方，上电极与p‑AlGaN层形成欧姆接触；n‑AlGaN层作为基极连接两部分pin结构，形成p‑i‑n‑i‑p结构，光照下电子在所述n‑AlGaN层聚集，降低了所述n‑AlGaN层基极与p‑AlGaN层之间的势垒，引起空穴在p‑AlGaN层发射，产生增益。本发明还提供一种上述探测器的制备方法。本发明的探测器在具有高增益的同时，具有响应速度快的特性，性能优异、结构简单、制备方法简单、应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及紫外探测技术领域，涉及一种三维结构高增益AlGaN日盲紫外探测器及其制备方法。

背景技术

波长处于200nm至280nm的太阳辐射受到大气层吸收极少能够到达地球表面，因此该波长范围被称为日盲紫外区。由于背景噪声低，日盲紫外探测器具有误警率低，探测效率高等优点，其在火焰传感、臭氧检测、保密通信、导弹预警等领域具有重大应用。AlGaN材料的禁带宽度在3.4eV至6.2eV连续可调，通过合理调节Al组分含量，可实现有效的日盲区紫外探测(200nm-280nm)，同时其具有载流子迁移率高，表面复合率低，化学稳定性强等优点，因此AlGaN材料是制备日盲紫外探测器的优选材料之一。根据理论计算结果，在AlGaN材料中只有当Al组分高于0.45时才能保证日盲紫外探测特性，然而高Al组分AlGaN材料(尤其是Al组分在0.5左右)生长非常困难，其主要原因是Al原子迁移率低及Al源预反应严重，因此AlGaN日盲紫外探测器材料中存在高密度缺陷，这降低了AlGaN日盲紫外探测器的性能，制约其发展与应用。如何从优化器件角度出发，设计新型的器件是提升AlGaN日盲紫外探测器的关键。

目前，多种结构的AlGaN材料日盲紫外探测器被研究，其结构类型包括金属-半导体-金属型(MSM)、肖特基型、p-n结型以及雪崩倍增探测器(APD)型。对于肖特基型、MSM型和p-n结型，具有快的响应速率，但是不具备增益的特性，难以实现对微弱信号的探测。而具有增益的探测器通常有2种类型，分别是光电型和APD，但是，光电导性探测器响应速度慢；APD对AlGaN材料质量及P型和N型掺杂效率要求很高，现有的材料生长方法难以满足其要求，同时，APD对器件工艺要求苛刻，因此，严重限制了AlGaN-APD型探测器的发展和应用。

鉴于此，急需研究一种新型的高增益AlGaN日盲紫外探测器结构及其制备方法，以解决目前现有的传统结构AlGaN日盲紫外探测器面临的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的是提供一种三维结构高增益AlGaN日盲紫外探测器及其制备方法，设计一种新的三维(3D)p-i-n-i-p结构的AlGaN日盲紫外探测器，具有高增益特性，能够实现对微弱信号探测，且响应时间快，并且制备工艺简单，应用前景广泛。

为实现上述目的，本发明提供一种三维结构高增益AlGaN日盲紫外探测器，包括衬底，在所述衬底上依次生长的缓冲层、n-AlGaN层、i-AlGaN层、p-AlGaN层；

所述i-AlGaN层和p-AlGaN层位于器件的有源区之间的区域均被刻蚀掉，形成被分隔开的两部分p型有源区，隔离宽度为0.01-1000μm；

还包括2个上电极，均为p型欧姆接触电极，分别位于两部分p型有源区的p-AlGaN层的上方，上电极与p-AlGaN层形成欧姆接触；

所述n-AlGaN层作为基极连接两部分pin结构，形成p-i-n-i-p结构，光照下电子在所述n-AlGaN层聚集，降低了所述n-AlGaN层基极与p-AlGaN层之间的势垒，引起空穴在p-AlGaN层发射，产生增益。

进一步地，所述衬底为异质衬底或同质衬底。