本發(fā)明涉及半導(dǎo)體探測技術(shù)，尤其涉及半導(dǎo)體光探測器及其制備方法。

背景技術(shù)：

光電探測在民用和軍事領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，包括微型可見光成像系統(tǒng)、頻譜分析系統(tǒng)、化學(xué)和生物分析(比如臭氧、污染物以及大部分有機(jī)化合物的吸收線在紫外光譜范圍)、火焰探測(比如火災(zāi)報(bào)警、導(dǎo)彈預(yù)警、燃燒監(jiān)測等)，還包括衛(wèi)星之間進(jìn)行的光通信、光源校準(zhǔn)以及天文學(xué)研究等。

越來越多的應(yīng)用需要探測器具有波長可選擇性以及高靈敏度。傳統(tǒng)的高靈敏探測主要依靠光電倍增管(pmt)、熱探測器、窄禁帶半導(dǎo)體光電二極管(photodiode)或電荷耦合器件(ccd)實(shí)現(xiàn)。其中，pmt具有高增益和低噪聲的特點(diǎn)，但其體積大，外殼為玻璃易碎，還需要很高的電源功率。熱探測器(如高溫計(jì)或輻射熱測量儀)的響應(yīng)速度慢，且響應(yīng)度和波長不相關(guān)。而半導(dǎo)體光電二極管和ccd具有固態(tài)器件的優(yōu)勢，只需要中等的工作電壓即可。且半導(dǎo)體光探測器體積小、重量輕，并且對磁場不敏感，因此對半導(dǎo)體光探測器有較多的研究和應(yīng)用。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種半導(dǎo)體探測器的基本結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，這種半導(dǎo)體光探測器可以為pipin結(jié)構(gòu)，1區(qū)為p層，2區(qū)為i層，3區(qū)為p層，4區(qū)為i層，5區(qū)為n層。其中，1區(qū)和5區(qū)構(gòu)成pn結(jié)，是半導(dǎo)體器件的一種基本結(jié)構(gòu)。2區(qū)為吸收層，主要用于吸收能量高于其禁帶寬度的光子的能量，從而產(chǎn)生電子空穴對。3區(qū)為電荷層，主要用于電場控制。4區(qū)為倍增層，主要用于電子離化碰撞，達(dá)到倍增或雪崩的效果。實(shí)際應(yīng)用中，半導(dǎo)體光探測器還包括襯底、緩沖層和電極，圖1中未顯著畫出。也就是說，當(dāng)半導(dǎo)體光探測器探測到光時，會產(chǎn)生電流，并通過兩端的電極將電信號傳輸出去，達(dá)到探測效果。

現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體光探測器雖然能成功地對光進(jìn)行探測，但通常不具備波長選擇性。而實(shí)際應(yīng)用中，可能需要有針對性的對某種或某幾種波長的光進(jìn)行探測，這種需求是現(xiàn)有技術(shù)無法滿足的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體光探測器及其制備方法，可以增強(qiáng)探測的選擇性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種半導(dǎo)體光探測器，該探測器為pipin結(jié)構(gòu)，在襯底上依次包括：n型層、i型倍增層、p型電荷層、i型光敏吸收層、p型濾光層；n型層上設(shè)置有n型歐姆電極，p型濾光層上設(shè)置有p型歐姆電極；所述p型濾光層和n型層構(gòu)成pn結(jié)；

所述p型濾光層和i型光敏吸收層為異質(zhì)結(jié)；其中，所述p型濾光層禁帶寬度大于所述i型光敏吸收層的禁帶寬度；且所述p型濾光層為接收入射光的結(jié)構(gòu)層。

較佳地，所述p型濾光層的材料為alagabin(1-a-b)n(0≤a≤1,0≤b≤1,0≤a+b≤1)；

所述i型光敏吸收層的材料為alcgadin(1-c-d)n(0≤c≤1,0≤d≤1,0≤c+d≤1)。

較佳地，所述n型層的材料為alugavin(1-u-v)n(0≤u≤1,0≤v≤1,0≤u+v≤1)；

所述i型倍增層的材料為alwgaxin(1-w-x)n和alygazin(1-y-z)n，其中，0≤w≤1,0≤x≤1,0≤w+x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,0≤y+z≤1；alwgaxin(1-w-x)n和alygazin(1-y-z)n兩種材料周期性交替設(shè)置；所述alwgaxin(1-w-x)n的禁帶寬度小于alygazin(1-y-z)n的禁帶寬度；

所述p型電荷層的材料為alegafin(1-e-f)n(0≤e≤1,0≤f≤1,0≤e+f≤1)。

較佳地，所述p型濾光層的厚度為10nm～3μm。

較佳地，所述p型電荷層的厚度為10nm～3μm。

本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體光探測器的制備方法，適用于上述的探測器，該方法包括：

在襯底基礎(chǔ)上生長一層n型層；

在所述n型層上生長一層i型倍增層；

在所述i型倍增層上生長一層p型電荷層；

在所述p型電荷層上生長一層i型光敏吸收層；

在所述i型光敏吸收層上生長一層p型濾光層；

所述n型層上設(shè)置有n型歐姆電極，p型濾光層上設(shè)置有p型歐姆電極；所述p型濾光層和n型層構(gòu)成pn結(jié)；所述p型濾光層和i型光敏吸收層為異質(zhì)結(jié)；其中，所述p型濾光層禁帶寬度大于所述i型光敏吸收層的禁帶寬度；且所述p型濾光層為接收入射光的結(jié)構(gòu)層。

較佳地，所述p型濾光層的材料為alagabin(1-a-b)n(0≤a≤1,0≤b≤1,0≤a+b≤1)；

所述i型光敏吸收層的材料為alcgadin(1-c-d)n(0≤c≤1,0≤d≤1,0≤c+d≤1)。

較佳地，所述n型層的材料為alugavin(1-u-v)n(0≤u≤1,0≤v≤1,0≤u+v≤1)；

所述i型倍增層的材料為alwgaxin(1-w-x)n和alygazin(1-y-z)n，其中，0≤w≤1,0≤x≤1,0≤w+x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,0≤y+z≤1；alwgaxin(1-w-x)n和alygazin(1-y-z)n兩種材料周期性交替設(shè)置；所述alwgaxin(1-w-x)n的禁帶寬度小于alygazin(1-y-z)n的禁帶寬度；

所述p型電荷層的材料為alegafin(1-e-f)n(0≤e≤1,0≤f≤1,0≤e+f≤1)。

較佳地，所述p型濾光層的厚度為10nm～3μm。

較佳地，所述p型電荷層的厚度為10nm～3μm。

由此可見，本發(fā)明提供的一種半導(dǎo)體光探測器及其制備方法，在pipin結(jié)構(gòu)的探測器基礎(chǔ)上，p型濾光層和i型光敏吸收層為異質(zhì)結(jié)，前者禁帶寬度大于后者，且需要探測的光從p型濾光層入射。正是由于p型濾光層和i型光敏吸收層為異質(zhì)結(jié)，可以構(gòu)成一個過濾窗口，故只有符合波長要求的光被吸收層吸收，產(chǎn)生載流子，從而大大增強(qiáng)半導(dǎo)體光敏探測器的選擇性。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體光探測器的基本結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施一中半導(dǎo)體光探測器的制備方法流程圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的半導(dǎo)體光探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一中濾波效應(yīng)的示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例一中能帶示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施二中半導(dǎo)體光探測器的制備方法流程圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例二的半導(dǎo)體光探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施二中半導(dǎo)體光探測器的制備方法流程圖。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例二的半導(dǎo)體光探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面參照附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種新的半導(dǎo)體光探測器。該探測器設(shè)有一濾光層，可以過濾掉不需要的光，僅讓符合波長要求的光被吸收。如果所探測的光中存在符合波長要求的光，那么該探測器就會產(chǎn)生電信號，從而成功進(jìn)行探測。

圖2是本實(shí)施一的半導(dǎo)體光探測器的制備方法流程圖。如圖2所示，該制備方法包括：步驟201、在襯底基礎(chǔ)上生長一層n型層。步驟202、在n型層上生長一層i型倍增層。步驟203、在i型倍增層上生長一層p型電荷層。步驟204、在p型電荷層上生長一層i型光敏吸收層。步驟205、在i型光敏吸收層上生長一層p型濾光層。實(shí)際應(yīng)用中，還需要設(shè)置電極等步驟，此為現(xiàn)有技術(shù)無需贅述。

圖3是根據(jù)上述方法制備出的光探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該探測器為pipin結(jié)構(gòu)，在襯底上依次包括：n型層、i型倍增層、p型電荷層、i型光敏吸收層、p型濾光層。另外，n型層上還設(shè)置有n型歐姆電極，p型濾光層上設(shè)置有p型歐姆電極。實(shí)際應(yīng)用中，半導(dǎo)體光探測器還包括襯底、緩沖層和電極，圖3中未明顯畫出。為了方便描述，假設(shè)1區(qū)為p型濾光層，2區(qū)為i型光敏吸收層，3區(qū)為p型電荷層，4區(qū)為i型倍增層，5區(qū)為n型層。其中，1區(qū)和5區(qū)構(gòu)成pn結(jié)，是半導(dǎo)體具備導(dǎo)電性能的最基本結(jié)構(gòu)。1區(qū)的p型濾光層主要用于過濾掉不符合波長要求的光。2區(qū)的i型光敏吸收層主要用于吸收能量高于其禁帶寬度的光子的能量，產(chǎn)生電子空穴對。3區(qū)的p型電荷層，主要用于電場控制。4區(qū)的i型倍增層主要用于電子離化碰撞，達(dá)到倍增或雪崩的效果。

這里需要注意的是，1區(qū)的p型濾光層和2區(qū)的i型光敏吸收層應(yīng)該為異質(zhì)結(jié)，且p型濾光層的禁帶寬度大于i型光敏吸收層的禁帶寬度。異質(zhì)結(jié)是指兩種帶隙寬度不同的半導(dǎo)體材料長在同一塊晶體上所形成的結(jié)。反之，如果帶隙相同則稱為同質(zhì)結(jié)。另外，本實(shí)施例中1區(qū)的p型濾光層是接收入射光照射的層，即本實(shí)施例一中的探測器采用正向入射方式。

發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，普通的異質(zhì)結(jié)探測器無法滿足本發(fā)明的需求。因?yàn)槠胀ǖ漠愘|(zhì)結(jié)探測器僅分pn結(jié)結(jié)構(gòu)，而且采用背入射方式，即光從n區(qū)入射。其中，n區(qū)的禁帶寬度大于p區(qū)，入射光中能量大的被n區(qū)吸收，能量小的被p區(qū)吸收。由于n區(qū)沒有電場分布，光生載流子產(chǎn)生后容易復(fù)合，無法產(chǎn)生響應(yīng)，從而達(dá)到過濾作用。但是，由于普通異質(zhì)結(jié)采用背入射方式，n區(qū)產(chǎn)生的電子直接向n型電極方向輸運(yùn)，產(chǎn)生的空穴向p型電極輸運(yùn)。而本發(fā)明實(shí)施例一要求電子必須達(dá)到倍增雪崩區(qū)，否則無法進(jìn)行倍增處理。因此，本發(fā)明不按照現(xiàn)有普通的異質(zhì)結(jié)設(shè)計(jì)，而是將本實(shí)施例一中的1區(qū)的p型濾光層和2區(qū)的i型光敏吸收層設(shè)置為異質(zhì)結(jié)，且采用正向入射方式，由1區(qū)的p型濾光層接收入射光。

也就是說，1區(qū)的p型濾光層接收到光照射后，吸收比自身禁帶寬度所對應(yīng)能量高的光子，不吸收比自身禁帶寬度所對應(yīng)能量低的光子。能量低的光子將透過p型濾光層由2區(qū)的i型光敏吸收層吸收。由于1區(qū)的p型濾光層無電場分布，光生載流子會快速發(fā)生熱弛豫而損耗，無法形成有效輸運(yùn)，即能量高的光子經(jīng)過1區(qū)的p型濾光層不發(fā)生作用，從而達(dá)到濾波效果。進(jìn)一步的，能量低的光子被2區(qū)的光敏吸收層吸收，產(chǎn)生的電子向n型電極方向輸運(yùn)，經(jīng)過3區(qū)的電荷層進(jìn)入4區(qū)的倍增層，產(chǎn)生的空穴向p型電極方向輸運(yùn)。4區(qū)倍增層中的電子觸發(fā)雪崩，產(chǎn)生大量電子空穴對。產(chǎn)生的電子繼續(xù)向n型電極方向輸運(yùn)，產(chǎn)生的空穴繼續(xù)向p型電極方向輸運(yùn)，形成電流，從而成功進(jìn)行探測。

圖4是本實(shí)施例一中濾波效應(yīng)的示意圖。如圖4所示，假設(shè)1區(qū)p型濾光層的禁帶寬度為egp，2區(qū)i型光敏吸收層的禁帶寬度為egi，egp>egi。通過本發(fā)明實(shí)施例一的這種方式，大于egp的光將被1區(qū)p型濾光層阻止，不會進(jìn)入2區(qū)，而小于egi的光由于能量不夠也不會被吸收，只有能量在egi和egp之間的光才能被2區(qū)的i型光敏吸收層吸收，產(chǎn)生較強(qiáng)的電流。也就是說，由于p型濾光層的禁帶寬度和i型吸收層的禁帶寬度存在差異性，這個差異性構(gòu)成了一個窗口效應(yīng)，只有符合這個窗口要求的光才能被i型光敏吸收層吸收，從而達(dá)到波長選擇性的目的。

實(shí)際應(yīng)用中，3區(qū)的p型電荷層還可以起到過渡作用，將其禁帶寬度設(shè)置在2區(qū)i型光敏吸收層和4區(qū)i型倍增層之間。這樣，一方面可以起到晶格過渡的作用，緩解生長失配帶來的不利影響。另一方面，3區(qū)的p型電荷層還可以起到能帶過渡的作用，使載流子能夠更容易到達(dá)4區(qū)i型倍增層。圖5表示本實(shí)施例中探測器各層的能帶圖。從圖中可以看出，2區(qū)i型光敏吸收層和4區(qū)i型倍增層的帶階比較大，2區(qū)i型光敏吸收層吸收光產(chǎn)生的載流子難以輸運(yùn)到4區(qū)。如果不設(shè)置過渡區(qū)，則需要加大電場才能使載流子到達(dá)4區(qū)倍增區(qū)，而這將導(dǎo)致暗電流的影響。而如果像本實(shí)施例一樣設(shè)置有中間的過渡區(qū)(即3區(qū)p型電荷層)，由于其禁帶寬度介于2區(qū)和4區(qū)之間，使得2區(qū)和4區(qū)的勢能差得到緩解，從而使載流子更容易漂移到4區(qū)i型倍增層。

實(shí)際應(yīng)用中，制備半導(dǎo)體光探測器的材料可能不同，可以采用algainn四元合金。需要說明的是，這里所述的algainn四元合金并非一定包括這四種元素，還可以是aln、gan、inn、algan等二元或三元的組合。為了清楚表示不同層的材料，下面用元素的組分不同來進(jìn)行區(qū)分。比如：

1區(qū)p型濾光層的材料為alagabin(1-a-b)n(0≤a≤1,0≤b≤1,0≤a+b≤1)；

2區(qū)i型光敏吸收層的材料為alcgadin(1-c-d)n(0≤c≤1,0≤d≤1,0≤c+d≤1)；

3區(qū)p型電荷層的材料為alegafin(1-e-f)n(0≤e≤1,0≤f≤1,0≤e+f≤1)；

4區(qū)i型倍增層的材料為alwgaxin(1-w-x)n和alygazin(1-y-z)n，其中，0≤w≤1,0≤x≤1,0≤w+x≤1，0≤y≤1,0≤z≤1,0≤y+z≤1，alwgaxin(1-w-x)n和alygazin(1-y-z)n兩種材料周期性交替設(shè)置；所述alwgaxin(1-w-x)n的禁帶寬度小于alygazin(1-y-z)n的禁帶寬度；

5區(qū)n型層的材料為alugavin(1-u-v)n(0≤u≤1,0≤v≤1,0≤u+v≤1)。

其中，4區(qū)i型倍增層的設(shè)置可以與現(xiàn)有的超晶格雪崩探測器相同，其目的是為了發(fā)生離化碰撞，達(dá)到電子倍增的效果，此處不再贅述。

當(dāng)然，探測器的其他附加層次材料的選取也可以采用algainn四元合金。比如:

襯底的材料為alugavin(1-u-v)n(0≤u≤1,0≤v≤1,0≤u+v≤1)；

低溫緩沖層的材料為alugavin(1-u-v)n(0≤u≤1,0≤v≤1,0≤u+v≤1)。

其中，襯底可以為異質(zhì)襯底或同質(zhì)襯底，比如藍(lán)寶石、硅單晶、尖晶石、碳化硅、氧化鋅、硅上生長氧化鋁復(fù)合襯底、硅上生長氮化鋁復(fù)合襯底、硅上生長氧化鋅復(fù)合襯底、gan、aln等。

另外，低溫緩沖層和5區(qū)n型層的厚度通常為1～3μm，4區(qū)i型倍增層的周期數(shù)為1～100之間，勢壘或勢阱的寬度為1～100nm；3區(qū)電荷層的厚度為1nm～3μm；2區(qū)光敏吸收層的厚度為1nm～3μm；1區(qū)p型濾光層的厚度為10nm～3μm。

通過本實(shí)施例一的方案，由于1區(qū)p型濾光層為alagabin(1-a-b)n，2區(qū)i型光敏吸收層為alcgadin(1-c-d)，兩種并非同一材料，形成了異質(zhì)結(jié)，并且alagabin(1-a-b)n的禁帶寬度大于alcgadin(1-c-d)的禁帶寬度。這樣，當(dāng)光從p型濾光層入射時，p型濾光層起到濾波的作用，i型光敏吸收層只吸收合適波長的光。此后，載流子經(jīng)過p型電荷層到達(dá)i型倍增層，引發(fā)離化碰撞，產(chǎn)生電流，從而成功進(jìn)行光的探測。正是由于本實(shí)施例將p型濾光層和i型光敏吸收層形成了異質(zhì)結(jié)，設(shè)置了其合適的禁帶寬度，從而使探測器可以對光可以有選擇性地進(jìn)行探測。

實(shí)施例二

本實(shí)施例制備一種紫外窄帶吸收超晶格雪崩探測器，需要對365nm的紫外光進(jìn)行探測。假設(shè)本實(shí)施例利用藍(lán)寶石作為襯底，采用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(mocvd)方法，三甲基鎵(tmga)作為鎵源，高純度nh3作為氮源，硅烷作n型摻雜劑。

圖6是本實(shí)施例方法流程圖，圖7是利用本實(shí)施例制備的半導(dǎo)體光探測器。如圖6和圖7所示，本實(shí)施例包括：

步驟601：在襯底上生長20nm的n型gan低溫緩沖層。

本實(shí)施例材料采用algainn四元合金，記作alugavin(1-u-v)n(0≤u≤1,0≤v≤1,0≤u+v≤1)，其中al和in的組分均為0，即u＝0，v＝1，1-u-v＝0，因此四元合金這里簡記為gan。下述關(guān)于材料的簡記方法與此相同，不再贅述。

步驟602：在上述低溫緩沖層上生長一層3μm的n型層gan，摻雜濃度約為10¹⁹cm^-3。

本步驟生長的為5區(qū)n型層，其材料為alugavin(1-u-v)n(0≤u≤1,0≤v≤1,0≤u+v≤1)，其中al和in的組分均為0，即u＝0，v＝1，1-u-v＝0，因此這里簡記為gan。

步驟603：在n型層gan上生長20周期的gan和aln超晶格倍增區(qū)作為光生載流子的i型倍增層(雪崩放大區(qū))，其中g(shù)an為10nm，aln為20nm。

本步驟生長的為4區(qū)i型倍增層，材料為alwgaxin(1-w-x)n(0≤w≤1,0≤x≤1,0≤w+x≤1)和alygazin(1-y-z)n(0≤y≤1,0≤z≤1,0≤y+z≤1)，其中，w＝0,x＝1,y＝1,z＝0。alwgaxin(1-w-x)n和alygazin(1-y-z)n兩種材料輪流交替設(shè)置，alwgaxin(1-w-x)n的禁帶寬度小于alygazin(1-y-z)n的禁帶寬度。

步驟604：利用二茂鎂作p型摻雜劑，在i型倍增層上生長一層16nm的p型電荷層gan，摻雜濃度約為10¹⁹cm^-3。

本步驟生長的為3區(qū)p型電荷層，也即過渡層。這里，過渡層的材料為alegafin(1-e-f)n(0≤e≤1,0≤f≤1,0≤e+f≤1)，其中e＝0,f＝1,1-e-f＝0。

步驟605：在p型電荷層上生長一層300nm的i型gan的365nm紫外光敏吸收層。

本步驟生長的為2區(qū)i型光敏吸收層，材料為alcgadin(1-c-d)n(0≤c≤1,0≤d≤1,0≤c+d≤1)，其中，c＝0,d＝1,1-c-d＝0。

步驟606：在光敏吸收層上生長一層100nm的p型al0.1ga0.9n濾光層，摻雜濃度約為10¹⁹cm^-3。

本步驟生長的為1區(qū)p型濾光層，材料為alagabin(1-a-b)n(0≤a≤1,0≤b≤1,0≤a+b≤1)，其中，a＝0.1,b＝0.9,1-a-b＝0。

實(shí)際應(yīng)用中，完善地制備探測器還需要刻蝕臺面、沉積電極以及鈍化等步驟。比如在本實(shí)施例中，可以使用感應(yīng)耦合等離子體(icp)刻蝕技術(shù)在表面刻出深度為1μm的臺面；使用電子束蒸發(fā)(eb)技術(shù)在p型層上沉積一層ni/au電極，在n型層沉積一層cr/au電極；使用pecvd技術(shù)在臺面上沉積200nm的sio2鈍化層。上述步驟均與現(xiàn)有技術(shù)相同，此處不再贅述。

從本實(shí)施例二可以知道，1區(qū)p型濾光層為100nm的p型al0.1ga0.9n，2區(qū)為300nm的i型gan的365nm紫外光敏吸收層，兩種材料完全不一樣，構(gòu)成異質(zhì)結(jié)，前者禁帶寬度大于后者。這樣，大于365nm的光入射時，1區(qū)的濾光層將其吸收，光生載流子快速發(fā)生熱弛豫而損耗，無法形成有效輸運(yùn)。同時，遠(yuǎn)小于365nm的光由于能量太低，無法被1區(qū)或以下的2區(qū)吸收。只有波長在于365nm紫外光才適合透過1區(qū)被2區(qū)的吸收層吸收，產(chǎn)生載流子。因此，本實(shí)施例二的1區(qū)和2區(qū)形成的異質(zhì)結(jié)可以濾除不必要的光，只有365nm的紫外光才對探測器起作用，從而成功探測出365nm的紫外光。

實(shí)施例三

本實(shí)施例需要制備一種綠光窄帶吸收超晶格雪崩探測器，需要對550nm的綠光進(jìn)行探測。假設(shè)本實(shí)施例選擇h-sic作為生長gan材料的襯底；采用mbe方法，硅作n型摻雜劑。

圖8是本實(shí)施例制備方法流程圖，圖9是本實(shí)施例制備的探測器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8和圖9所示，本實(shí)施例包括：

步驟801：在襯底上生長20nm的n型gan低溫緩沖層。

本實(shí)施例材料采用algainn四元合金，記作alugavin(1-u-v)n(0≤u≤1,0≤v≤1,0≤u+v≤1)，其中al和in的組分均為0，即u＝0，v＝1，1-u-v＝0，因此四元合金這里簡記為gan。

步驟802：在上述低溫緩沖層上生長一層3μm的n型gan，摻雜濃度約為10¹⁹cm^-3。

本步驟生長的為5區(qū)n型層，其材料為alugavin(1-u-v)n(0≤u≤1,0≤v≤1,0≤u+v≤1)，其中al和in的組分均為0，即u＝0，v＝1，1-u-v＝0，因此這里簡記為gan。

步驟803：在n型gan層上生長一層50周期的gan和aln超晶格倍增區(qū)作為光生載流子的雪崩放大區(qū)，其中g(shù)an為30nm，aln為50nm。

本步驟生長的為4區(qū)i型倍增層，材料為alwgaxin(1-w-x)n(0≤w≤1,0≤x≤1,0≤w+x≤1)和alygazin(1-y-z)n(0≤y≤1,0≤z≤1,0≤y+z≤1)，其中，w＝0,x＝1,y＝1,z＝0。alwgaxin(1-w-x)n和alygazin(1-y-z)n兩種材料周期性交替設(shè)置，alwgaxin(1-w-x)n的禁帶寬度小于alygazin(1-y-z)n的禁帶寬度。

步驟804：使用鎂作p型摻雜劑，在i型倍增層上沉積一層16nm的p型電荷層in0.2ga0.8n，摻雜濃度約為10¹⁹cm^-3。

本步驟生長的為3區(qū)p型電荷層，也即過渡層。這里，過渡層的材料為alegafin(1-e-f)n(0≤e≤1,0≤f≤1,0≤e+f≤1)，其中e＝0,f＝0.8,1-e-f＝0.2。

步驟805：在p型過渡層上沉積一層300nm的i型in0.31ga0.69n光敏吸收層。

本步驟生長的為2區(qū)i型光敏吸收層，材料為alcgadin(1-c-d)n(0≤c≤1,0≤d≤1,0≤c+d≤1)，其中，c＝0,d＝0.69,1-c-d＝0.31。

步驟806：在光敏吸收層上生長一層100nm的p型濾光層in0.25ga0.75n，摻雜濃度約為10¹⁹cm^-3。

本步驟生長的為1區(qū)p型濾光層，材料為alagabin(1-a-b)n(0≤a≤1,0≤b≤1,0≤a+b≤1)，其中，a＝0,b＝0.75,1-a-b＝0.25。

實(shí)際應(yīng)用中還需要制作臺面、電極等步驟，在本實(shí)施例中可以使用感應(yīng)耦合等離子體(icp)刻蝕技術(shù)在表面刻出深度為1μm的臺面；使用電子束蒸發(fā)(eb)技術(shù)在p型層上沉積一層ni/au電極，在n型層沉積一層cr/au電極；使用pecvd技術(shù)在臺面上沉積200nm的sio2鈍化層。上述步驟均與現(xiàn)有技術(shù)相同，此處不再贅述。

從本實(shí)施例三可以知道，1區(qū)p型濾光層為100nm的p型in0.25ga0.75n，2區(qū)為300nm的i型in0.25ga0.75n光敏吸收層，兩種材料完全不一樣，構(gòu)成異質(zhì)結(jié)，前者禁帶寬度大于后者。這樣，大于550nm的光入射時，1區(qū)的濾光層將其吸收，光生載流子快速發(fā)生熱弛豫而損耗，無法形成有效輸運(yùn)。同時，遠(yuǎn)小于550nm的光由于能量太低，無法被1區(qū)或以下的2區(qū)吸收。只有波長在于550nm綠光才適合透過1區(qū)被2區(qū)的吸收層吸收，產(chǎn)生載流子。因此，本實(shí)施例三的1區(qū)和2區(qū)形成的異質(zhì)結(jié)可以濾除不必要的光，只有550nm的綠光才對探測器起作用，從而成功探測出550nm的綠光。

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體光探測器，將p型濾光層和i型吸收層設(shè)置為異質(zhì)結(jié)，前者的禁帶寬度大于后者，且p型濾光層作為光入射的層。由于p型濾光層的禁帶寬度大于i型吸收層的禁帶寬度，可以形成過濾窗口，只有符合要求的光才能被吸收層吸收，產(chǎn)生載流子，從而成功探測出相應(yīng)波長的光。需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明實(shí)施例僅提供了幾種具體的實(shí)施方式，只要半導(dǎo)體光探測器符合pipin結(jié)構(gòu)，包含本發(fā)明實(shí)施例所述的5個區(qū)域，且p型濾光層和i型濾光層形成異質(zhì)結(jié)的所有探測器及其制備方法都包含在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，上述幾種優(yōu)化的實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

以上所述對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。