一種InGaN基藍(lán)光探測(cè)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及探測(cè)器的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種InGaN基藍(lán)光探測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0002]可見(jiàn)光通信是照明與無(wú)線光通信交叉的前沿技術(shù)，既能照明又能實(shí)現(xiàn)綠色通信，還能緩解無(wú)線通信頻譜資源短缺的困境，勢(shì)將引起照明產(chǎn)業(yè)的深刻變革。實(shí)現(xiàn)無(wú)線光電通信在大容量移動(dòng)通信、國(guó)防安全、智慧城市等國(guó)家重大需求應(yīng)用上的產(chǎn)業(yè)化，推進(jìn)無(wú)線光通信標(biāo)準(zhǔn)化，在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)得話語(yǔ)權(quán)，搶占在國(guó)際新一代無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用中的學(xué)術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)制高點(diǎn)。目前，用于可見(jiàn)光通信的探測(cè)器在靈敏度、響應(yīng)速率及帶寬存在明顯的缺陷，作為信號(hào)接收端，傳統(tǒng)的光電探測(cè)器已經(jīng)難以滿足技術(shù)提升的需要。因此，研究具有高速接收能力的探測(cè)器對(duì)保護(hù)民族可見(jiàn)光通信具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]現(xiàn)有的光探測(cè)器以Si基雪崩二極管探測(cè)器為主，其發(fā)展較早、制備工藝成熟且可探測(cè)較寬波段內(nèi)的電磁波，基本滿足可見(jiàn)光通信領(lǐng)域技術(shù)需求。然而Si基雪崩二極管是由表面或者縱向的PIN結(jié)構(gòu)制備，其內(nèi)部電流是由非平衡載流子的積累產(chǎn)生的電荷存儲(chǔ)效應(yīng)造成的，從本質(zhì)上就存在響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)；其次由于Si本身的禁帶寬度較窄，很難對(duì)藍(lán)光波段的可見(jiàn)光進(jìn)行有效的吸收；另外Si作為半導(dǎo)體材料對(duì)電磁波的吸收寬度很廣，探測(cè)器識(shí)別和編譯的調(diào)制光會(huì)有很大的噪聲，為了避免這種噪聲往往需要加入一層濾波片來(lái)過(guò)濾掉長(zhǎng)波段的電磁波。因此，迫切需要設(shè)計(jì)一種針對(duì)藍(lán)光波段的可見(jiàn)光探測(cè)器。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型的目的在于一種InGaN基藍(lán)光探測(cè)器，提高了探測(cè)器在藍(lán)光波段峰值的外量子效率。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種InGaN基藍(lán)光探測(cè)器，包括襯底層，所述襯底層之上依次設(shè)有AlN層、非摻雜GaN層、Si摻雜的I1-1nGaNM^述Si摻雜的n-1nGaN層的一側(cè)表面上覆蓋有1-1nGaN層，另一側(cè)表面覆蓋有第一 Au層;所述1-1nGaN層的一部分表面覆蓋有S12層，另一部分表面覆蓋有第二 Au層;所述S12層的上方設(shè)有第三Au層，所述第三Au層覆蓋第二 Au層的部分或全部表面;所述襯底層的下表面覆蓋有Ag層。
[0007]所述Ag層的厚度為I?3微米;所述襯底層的厚度為320?430微米;所述AlN層的厚度為100?200納米;所述非摻雜GaN層的厚度為I?3微米;所述Si摻雜的n-1nGaN層的厚度為I?3微米;所述1-1nGaN層的厚度為I?3微米;所述第一Au層的厚度為I?3微米;所述第二Au層的厚度為10?50納米;所述第三Au層的厚度為I?3微米;所述S12層的厚度與第二Au層的厚度相同。
[0008]所述襯底層為藍(lán)寶石、S1、LiGa03或La0.3Sr1.7AlTa06襯底。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0010](I)本實(shí)用新型采用了金屬-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，相對(duì)于傳統(tǒng)的PIN結(jié)構(gòu)，金屬和半導(dǎo)體界面產(chǎn)生了肖特基接觸，有效避免了電荷存儲(chǔ)效應(yīng)，其制備的探測(cè)器響應(yīng)速度快于PIN結(jié)構(gòu)。
[0011](2)本實(shí)用新型采用了 InGaN材料作為吸收材料，因?yàn)镮nGaN的禁帶寬度可以根據(jù)In組分的不同從0.77eV到3.42eV之間連續(xù)變化，可以對(duì)波長(zhǎng)為362nm到1610nm的光進(jìn)行有效的吸收和調(diào)制。
[0012](3)本實(shí)用新型采用含有特定In含量的InGaN材料，可以對(duì)藍(lán)光波段進(jìn)行直接有效的吸收和調(diào)制，因此也不需要對(duì)探測(cè)器額外添加濾波片等裝置。
[0013](4)本實(shí)用新型提高了探測(cè)器在藍(lán)光波段峰值外量子效率。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例的InGaN基藍(lán)光探測(cè)器的示意圖，I是Ag層，2是藍(lán)寶石襯底層，3是AlN層，4是非摻雜GaN層層，5是Si摻雜的n-1nGaN層層，6是1-1nGaN層，7是第一Au層，8是第一_Au層，9是SiC>2層，10是第二 Au層。
[0015]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例1的InGaN基藍(lán)光探測(cè)器的外量子效率圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的InGaN基藍(lán)光探測(cè)器的外量子效率圖。
[0017]圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例2的1-1nGaN層的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0019]實(shí)施例1
[0020]本實(shí)施例的InGaN基藍(lán)光探測(cè)器的制備方法，包括以下步驟:
[0021](I)在500°C的溫度下，使用磁控濺射或者蒸鍍的方法，在藍(lán)寶石襯底背面鍍一層厚度為I微米的銀層，作為探測(cè)器鏡子層，可將進(jìn)入探測(cè)器但未被吸收的光反射回表面進(jìn)行多次吸收，從而提高量子效率。
[0022](2)使用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的方法在藍(lán)寶石襯底正面依次在1000°C下生長(zhǎng)厚度為100納米的氮化鋁(AlN)薄膜;在1050°C下厚度為I微米的非摻雜氮化鎵(U-GaN)層，其咐原比Ga源比例為1000;在950°C下厚度為I微米的硅(Si)摻雜電子型銦鎵氮(n-1nGaN)層，其咐原比Ga源比例為5000; 950°C下厚度為100納米厚的本征銦鎵氮(1-1nGaN)層。
[0023](3)使用掩膜版遮住1-1nGaN層的左側(cè)探測(cè)器左側(cè)，然后在500°C的溫度下，使用脈沖激光沉積(PLD)方法沉積一層厚度為10納米的第二 Au層，用以形成肖特基接觸，從而在金屬和半導(dǎo)體界面處形成肖特基勢(shì)皇。薄的Au層可以保證藍(lán)光有效穿過(guò)金屬層到達(dá)半導(dǎo)體表面。
[0024]隨后，使用掩膜版遮住已沉積的第二Au層，在800°C的溫度下，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)方法沉積同等厚度的S12層，用做絕緣保護(hù)。
[0025](4)使用掩膜版遮住第二Au層的右側(cè)，在500°C的溫度下，使用磁控濺射或蒸鍍的方法生長(zhǎng)一層厚度為I微米的第三Au層，用作負(fù)電極。
[0026](5)使用掩膜版遮住第三Au層，在200°C左右的溫度下，使用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕(ICP)方法將探測(cè)器刻蝕至n-1nGaN層。隨后在500°C的溫度下，使用磁控濺射或蒸鍍的方法在探測(cè)器右側(cè)生長(zhǎng)一層厚度為I微米的第一 Au層，作為正電極并形成歐姆接觸。
[0027]如圖1所示，本實(shí)施例制備的InGaN基藍(lán)光探測(cè)器包括藍(lán)寶石襯底層2，所述藍(lán)寶石襯底層2之上依次設(shè)有AlN層3、非摻雜GaN層4、Si摻雜的n-1nGaN層5;所述Si摻雜的n-1nGaN層的左側(cè)表面上覆蓋有1-1nGaN層6，右側(cè)表面覆蓋有第一Au層7;所述1-1nGaN層的一部分表面覆蓋有S12層8，另一部分表面覆蓋有第二Au層9;所述S12層8的上方設(shè)有第三Au層10，所述第三Au層10覆蓋第二 Au層9的部分或全部表面;所述襯底層的下表面覆蓋有Ag層I。
[0028]本實(shí)施例制備的InGaN基藍(lán)光探測(cè)器的外量子效率數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2，由圖可知，探測(cè)器在藍(lán)光波段的外量子效率為45%。
[0029]實(shí)施例2
[0030]本實(shí)施例的InGaN基藍(lán)光探測(cè)器的制備方法，包括以下步驟:
[0031](I)在600°C的溫度下，使用磁控濺射或者蒸鍍的方法，在藍(lán)寶石襯底背面鍍一層厚度為3微米的銀層，作為探測(cè)器鏡子層，可將進(jìn)入探測(cè)器但未被吸收的光反射回表面進(jìn)行多次吸收，從而提高量子效率。
[0032](2)使用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的方法在藍(lán)寶石襯底正面依次在1100°C下生長(zhǎng)厚度為200納米的氮化鋁(AlN)薄膜;在1150°C下厚度為3微米的非摻雜氮化鎵(U-GaN)層，其咐原比Ga源比例為2000;在1050°C下生長(zhǎng)厚度為3微米的硅(Si)摻雜電子型銦鎵氮(n-1nGaN)層，其咐原比Ga源比例為10000;在1050°C下生長(zhǎng)厚度為1000納米厚的本征銦鎵氮(1-1nGaN)層。
[0033](3)使用掩膜版遮住1-1nGaN層的左側(cè)探測(cè)器左側(cè)，然后在600°C的溫度下，使用脈沖激光沉積(PLD)方法沉積一層厚度為50納米的第二 Au層，用以形成肖特基接觸，從而在金屬和半導(dǎo)體界面處形成肖特基勢(shì)皇。薄的Au層可以保證藍(lán)光有效穿過(guò)金屬層到達(dá)半導(dǎo)體表面。
[0034]隨后，使用掩膜版遮住已沉積的第二Au層，在900°C的溫度下，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)方法沉積同等厚度的S12層，用做絕緣保護(hù)。
[0035](4)使用掩膜版遮住第二Au層的右側(cè)，在600°C的溫度下，使用磁控濺射或蒸鍍的方法生長(zhǎng)一層厚度為3微米的第三Au層，用作負(fù)電極。
[0036](5)使用掩膜版遮住第三Au層，在200°C左右的溫度下，使用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕(ICP)方法將探測(cè)器刻蝕至n-1nGaN層。隨后在600°C的溫度下，使用磁控濺射或蒸鍍的方法在探測(cè)器右側(cè)生長(zhǎng)一層厚度為3微米的第一 Au層，作為正電極并形成歐姆接觸。
[0037]本實(shí)施例制備的InGaN基藍(lán)光探測(cè)器的外量子效率數(shù)據(jù)見(jiàn)圖3，由圖可知，探測(cè)器在藍(lán)光波段的外量子效率為60%。
[0038]本實(shí)施例制備的1-1nGaN層的XRD圖數(shù)據(jù)見(jiàn)圖4，由圖可見(jiàn)，Θ = 33°的InGaN峰以及2Θ = 35° 的GaN峰。
[0039]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，如，所述襯底層還可為SlLiGaOhLatL3Sr1JAlTaO6襯底或其他襯底，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種InGaN基藍(lán)光探測(cè)器，其特征在于，包括襯底層，所述襯底層之上依次設(shè)有AlN層、非摻雜GaN層、Si摻雜的n-1nGaN層;所述Si摻雜的n-1nGaN層的一側(cè)表面上覆蓋有1-1nGaN層，另一側(cè)表面覆蓋有第一 Au層;所述i_InGaN層的一部分表面覆蓋有S12層，另一部分表面覆蓋有第二 Au層;所述S12層的上方設(shè)有第三Au層，所述第三Au層覆蓋第二 Au層的部分或全部表面;所述襯底層的下表面覆蓋有Ag層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的InGaN基藍(lán)光探測(cè)器，其特征在于，所述Ag層的厚度為I?3微米;所述襯底層的厚度為320?430微米;所述AlN層的厚度為100?200納米;所述非摻雜GaN層的厚度為I?3微米;所述Si摻雜的n-1nGaN層的厚度為I?3微米;所述1-1nGaN層的厚度為I?3微米;所述第一 Au層的厚度為I?3微米;所述第二Au層的厚度為10?50納米;所述第三Au層的厚度為I?3微米;所述S12層的厚度與第二 Au層的厚度相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的InGaN基藍(lán)光探測(cè)器，其特征在于，所述襯底層為藍(lán)寶石、S1、LiGa03 或 La0.3Sr1.7AlTa06 襯底。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種InGaN基藍(lán)光探測(cè)器，包括襯底層，所述襯底層之上依次設(shè)有AlN層、非摻雜GaN層、Si摻雜的n-InGaN層；所述Si摻雜的n-InGaN層的一側(cè)表面上覆蓋有i-InGaN層，另一側(cè)表面覆蓋有第一Au層；所述i-InGaN層的一部分表面覆蓋有SiO2層，另一部分表面覆蓋有第二Au層；所述SiO2層的上方設(shè)有第三Au層，所述第三Au層覆蓋第二Au層的部分或全部表面；所述襯底層的下表面覆蓋有Ag層。本實(shí)用新型的InGaN基藍(lán)光探測(cè)器，提高了探測(cè)器在藍(lán)光波段峰值的外量子效率。
【IPC分類】H01L31/0304, H01L31/108, H01L31/101
【公開(kāi)號(hào)】CN205211779
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521004869
【發(fā)明人】李國(guó)強(qiáng), 張子辰, 林志霆, 陳淑琦
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月4日