一種新型GaN基PIN結構紫外探測器的制造方法
【技術領域】
:
[0001]本發(fā)明屬于半導體光電子器件技術領域，具體講是一種具有窄光譜響應、可選擇窄帶通、高短波抑制比和低暗電流特性的新型GaN基PIN結構紫外探測器。
【背景技術】
:
[0002]紫外探測技術是繼紅外探測和激光探測技術之后的又一軍民兩用光電探測技術。作為紅外探測技術的重要補充，紫外探測技術具有廣泛的應用，例如導彈預警、精確制導、紫外保密通信、生化分析、明火探測、生物醫(yī)藥分析、海上油監(jiān)、臭氧濃度監(jiān)測、太陽指數(shù)監(jiān)測等領域。GaN基三元系合金AlGaN，屬于直接帶隙半導體，隨著合金材料中Al組分的變化，帶隙在3.4eV - 6.2eV之間連續(xù)變化，其帶隙對應的峰值響應波長范圍是200nm - 365nm，因此是AlGaN制作紫外探測器的理想材料之一。
[0003]近年來，已經有多種結構的GaN基紫外探測器被研制出來，這些結構包括光電導結構、MSM(金屬-半導體-金屬)結構、肖特基結構、PIN等。其中，PIN型結構由于量子效率高、暗電流低、響應速度快和能工作在光伏模式下等優(yōu)點，受到了人們的關注。通常情況下，紫外探測器工作在一個較寬的探測波段范圍，然而在實際應用中，需要探測器能夠只對特定的較窄紫外波段范圍內敏感，而對其余紫外波段沒有響應，能夠將被探測紫外線與背景紫外輻射區(qū)分開來，避免外界紫外輻射的干擾。
[0004]目前，研宄最多的窄波段GaN基紫外光探測器采用PIN背照射結構，包括AlxlGa1^xlN吸收層和Alx2Gah2N短波過濾層(x2>xl)。Alx2Gai_x2N短波過濾層吸收掉背照射進來的短波紫外光，而光子能量低于Alx2Gah2N帶隙的紫外波進入吸收層被探測器探測。但是，由于短波過濾層產生的光生載流子很容易通過擴散進入耗盡吸收區(qū)，這部分擴散進入耗盡區(qū)的載流子被探測器探測，從而使探測器的短波抑制比降低。而通過增加短駁過濾層厚度雖然能夠有效地提高短波抑質比，但同時也會降低探測器的量子效率。

【發(fā)明內容】

:
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種具有窄光譜響應、可選擇窄帶通、高短波抑制比和低暗電流特性的新型GaN基PIN結構紫外探測器。
[0006]本發(fā)明的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的新型GaN基PIN結構紫外探測器，該紫外探測器包括:
[0007]—襯底；
[0008]一緩沖層，該緩沖層外延在襯底上；
[0009]一 N型短波過濾層，該N型短波過濾層制作在緩沖層上；
[0010]一 I型吸收層；
[0011]一 P型歐姆接觸層，該P型歐姆接觸層制作在I型吸收層之上
[0012]一 P型歐姆接觸電極，該P型歐姆接觸電極制作在P型歐姆接觸層之上；
[0013]一 N型歐姆接觸電極，該N型歐姆接觸電極為環(huán)形結構，且制作在N型短波過濾層上;
[0014]其中，該紫外探測器還包括一 N型阻擋層，N型阻擋層制作在N型短波過濾層上，I型吸收層制作在N型阻擋層上。
[0015]根據(jù)本發(fā)明所述的一種新型GaN基PIN結構紫外探測器，其中，襯底可為藍寶石、硅、碳化硅、氮化鎵或砷化鎵材料。
[0016]根據(jù)本發(fā)明所述的一種新型GaN基PIN結構紫外探測器，其中，
[0017]緩沖層可為低溫外延的AlN材料；
[0018]N型短波過濾層可為高電子濃度的N型AlxGa1J材料，其中1，摻雜濃度大于 I X 118Cm 3;
[0019]N型阻擋層可為高電阻濃度的N型AlyGa^yN材料，其中O彡y彡l，y>x,摻雜濃度大于 I X 118CnT3;
[0020]I型吸收層可為非故意摻雜的N型AlzGa1=N材料，其中O彡z彡1，z < x ;
[0021]P型歐姆接觸層可為高濃度的P型GaN材料，其自由空穴濃度大于lX1017cm_3。
[0022]根據(jù)本發(fā)明所述的一種新型GaN基PIN結構紫外探測器，其中，緩沖層的厚度可為100納米?300納米，N型短波過濾層的厚度可為300納米?500納米，N型阻擋層的厚度可為100納米?200納米，I型吸收層的厚度可為150納米?500納米，P型歐姆接觸層厚度可為70納米。
[0023]根據(jù)本發(fā)明所述的一種新型GaN基PIN結構紫外探測器，其中，N型AlxGa1J材料中的X = 0.1，N型AlyGahyN材料中的y = 0.3，N型AlzGa1=N材料中的z = O。
[0024]采用以上結構后，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明一種新型GaN基PIN結構紫外探測器的優(yōu)點是在保證具有窄光譜響應的同時可以通過調節(jié)不同外延層組份來選擇不同的探測器波段，調節(jié)所選探測波段的帶寬。與此同時，探測器中的阻擋層不但能夠有效地提高探測器的短波抑制比，還能夠降低紫外探測器暗電流，從而提高紫外探測器的性能。
【附圖說明】
:
[0025]圖1是本發(fā)明一種新型GaN基PIN結構紫外探測器的結構示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明一種新型GaN基PIN結構紫外探測器的工作原理圖；
[0027]圖3是本發(fā)明一種新型GaN基PIN結構紫外探測器的光譜響應與傳統(tǒng)結構紫外探測器的光譜響應的比較示意圖。
具體實施例:
[0028]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明一種新型GaN基PIN結構紫外探測器作進一步說明:
[0029]如圖1所示，在本具體實施例中，本發(fā)明一種新型GaN基PIN結構紫外探測器包括一個襯底101、一個緩沖層102、一個N型短波過濾層103、一個I型吸收層105、一個P型歐姆接觸層106、一個P型歐姆接觸電極107、一個環(huán)形結構的N型歐姆接觸電極108以及一各N型阻擋層104。緩沖層102外延在襯底101上，N型短波過濾層103制作在緩沖層102上，P型歐姆接觸層106制作在I型吸收層105之上，P型歐姆接觸電極107制作在P型歐姆接觸層106之上；N型歐姆接觸電極108制作在N型短波過濾層103上，N型阻擋層104制作在N型短波過濾層103上，I型吸收層105制作在N型阻擋層104上。襯底101為砷化鎵材料，緩沖層102為低溫外延的AlN材料，N型短波過濾層103為高電子濃度的N型AlaiGaa9N材料，其摻雜濃度大于I X 1018cm_3，N型阻擋層104為高電阻濃度的N型Ala3Gaa7N材料，其摻雜濃度大于I X 1018cm_3，I型吸收層105為非故意摻雜的N型GaN材料，P型歐姆接觸層106為