一种超薄量子阱结构AlGaN日盲紫外探测器及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111785797A(43)申请公布日2020.10.16(21)申请号202010800822.3H01L31/18(2006.01)(22)申请日2020.08.11(71)申请人中国科学院长春光学精密机械与物理研究所地址130033吉林省长春市经济技术开发区东南湖大路3888号(72)发明人黎大兵郭龙蒋科孙晓娟贾玉萍臧行(74)专利代理机构深圳市科进知识产权代理事务所(普通合伙)44316代理人曹卫良(51)Int.Cl.H01L31/0352(2006.01)H01L31/0304(2006.01)H01L31/101(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种超薄量子阱结构AlGaN日盲紫外探测器及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种超薄量子阱结构AlGaN日盲紫外探测器，属于紫外探测技术领域，包括衬底，在所述衬底上依次生长低Al组分的n型AlGaN层、高Al组分的n型AlGaN层、周期性AlxGa1‑xN/AlN超薄量子阱层、p型AlGaN层和p型GaN层；还包括n型电极和p型电极。本发明还提供了上述超薄量子阱结构AlGaN日盲紫外探测器的制备方法。本发明的超薄量子阱结构AlGaN日盲紫外探测器，利用超薄多量子阱结构作为器件的吸收工作区，避免了AlGaN材料生长质量差以及禁带宽度随温度变化等问题；在n型AlGaN区生长不同Al组分的异质结构，利用异质结产生的极化电场增强器件对光生载流子的输运能力，提高器件综合性能；器件结构简单、制备方法工艺也简单、应用前景广泛。CN111785797ACN111785797A权利要求书1/2页1.一种超薄量子阱结构AlGaN日盲紫外探测器，其特征在于，包括衬底，在所述衬底上依次生长低Al组分的n型AlGaN层、高Al组分的n型AlGaN层，周期性AlxGa1-xN/AlN超薄量子阱层、p型AlGaN层和p型GaN层；还包括n型电极和p型电极；所述高Al组分的n型AlGaN层、所述超薄量子阱结构层、所述p型AlGaN层和所述p型GaN层在所述n型电极区域被刻蚀掉；所述p型AlGaN层和所述p型GaN层在探测器的有源区被刻蚀掉；所述n型电极位于所述低Al组分的n型AlGaN层的上方，所述p型电极位于所述p型GaN层的上方；所述低Al组分的n型AlGaN层，作为探测器的n型区，同时与所述n型电极形成欧姆接触；所述高Al组分的n型AlGaN层，作为探测器的n型区，并与所述低Al组分的n型AlGaN层形成异质结，产生的极化电场的方向与外加工作电场的方向相同，有利于电子的输运；所述超薄量子阱结构层，作为探测器的吸收工作层，吸收紫外信号；所述p型GaN层，与所述p型电极形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的超薄量子阱结构AlGaN日盲紫外探测器，其特征在于，所述衬底的材质为异质衬底材料或同质衬底材料；所述异质衬底材料为蓝宝石、碳化硅、硅中的任意一种；所述同质衬底材料为GaN或AlN。3.根据权利要求1所述的超薄量子阱结构AlGaN日盲紫外探测器，其特征在于，所述低Al组分的n型AlGaN层，其Al组分范围为：0.45-0.6；所述高Al组分的n型AlGaN层，其Al组分范围为：0.7-1。4.根据权利要求1所述的超薄量子阱结构AlGaN日盲紫外探测器，其特征在于，所述超薄量子阱结构层中周期性的AlxGa1-xN/AlN材料，阱层AlxGa1-xN材料Al组分x为0.1-0.2，多量子阱的分立子能级由阱垒材料的带隙及厚度共同决定，通过求解克龙尼克-潘纳势阱模型进一步确定阱垒层材料厚度，实现多量子阱子带带隙吸收为日盲吸收。5.根据权利要求1所述的超薄量子阱结构AlGaN日盲紫外探测器，其特征在于，所述n型电极为欧姆电极，材质为Pt、Ti、Al、Ni、Au中的任意一种，或为Pt、Ti、Al、Ni、Au中的两种及以上的合金；所述p型电极为欧姆电极，材质为Pt、Ni或Au。6.一种如权利要求1所述的超薄量子阱结构AlGaN日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：生长器件外延材料：在所述衬底上依次生长所述低Al组分的n型AlGaN层、所述高Al组分的n型AlGaN层、所述周期性AlxGa1-xN/AlN超薄量子阱层、所述p型AlGaN层和所述p型GaN层；S2：制备台面结构：采用PECVD技术在器件外延材料的最外层生长SiO2掩膜层，采用光刻技术在SiO2掩膜层上光刻出器件台面图形，采用RIE刻蚀去除非台面区域没有光刻胶覆盖的SiO2掩膜层，采用ICP技术将无SiO2掩膜层覆盖的区域刻蚀至所述低Al组分的n型AlGaN层，用HF去除台面区域的SiO2掩膜层；S3：制备入射窗口结构：采用