一种异质结光电探测器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115084293A(43)申请公布日2022.09.20(21)申请号202210511838.1(22)申请日2022.05.11(71)申请人中山大学地址510275广东省广州市海珠区新港西路135号(72)发明人江灏吕泽升卢家冰(74)专利代理机构广州润禾知识产权代理事务所(普通合伙)44446专利代理师林伟斌周业飞(51)Int.Cl.H01L31/0352(2006.01)H01L31/0304(2006.01)H01L31/036(2006.01)H01L31/109(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图4页(54)发明名称一种异质结光电探测器(57)摘要本发明公开了一种异质结光电探测器，包括衬底和/或缓冲层，以及层工作器件，所述工作器件包括在衬底和/或缓冲层上从下到上依次设置的界面下层和界面上层；所述界面下层和/或界面上层设有阳极接触电极和阴极接触电极；所述界面下层和界面上层为异质结构，且所述界面下层和界面上层中产生极化电荷。本发明主要利用异质结界面上、下层中的极化电荷及由此产生的极化电场来耗尽异质界面一侧作为吸收层和沟道层的薄膜层，使得该薄膜层在无光照条件下呈高阻态，使探测器具有极低的暗电流；而在光照下，光生电子‑空穴分离，减弱极化电场的耗尽效果，即由光生伏特作用使沟道层逐步恢复导电；同时，光生少子的滞留诱导光电导增益。CN115084293ACN115084293A权利要求书1/1页1.一种异质结光电探测器，其特征在于，包括衬底和/或缓冲层，以及工作器件，所述工作器件包括在衬底和/或缓冲层上从下到上依次设置的界面下层和界面上层；所述界面下层和/或界面上层设有阳极接触电极和阴极接触电极；所述界面下层和界面上层为异质结构，且所述界面下层和界面上层中产生极化电荷。2.根据权利要求1所述的一种异质结光电探测器，其特征在于，所述半导体元器件的材料为极化半导体材料。3.根据权利要求2所述的一种异质结光电探测器，其特征在于，所述工作器件制备于所述极化半导体材料的极性面或半极性面上。4.根据权利要求1所述的一种异质结光电探测器，其特征在于，所述界面下层和界面上层的界面处产生负极化电荷或正极化电荷；当所述界面下层和界面上层的界面处产生负极化电荷，则所述界面下层和界面上层采用导电类型为n型的导电层；当所述界面下层和界面上层的界面处产生正极化电荷，则所述界面下层和界面上层采用导电类型为p型的导电层。5.根据权利要求1所述的一种异质结光电探测器，其特征在于，所述界面上层与界面下层中至少有一层的电离杂质总量低于所述异质结界面的极化电荷数量。6.根据权利要求1所述的一种异质结光电探测器，其特征在于，所述界面上层分为界面上吸收层和界面上沟道层，所述界面下层分为界面下吸收层和界面下沟道层；所述界面上沟道层/界面下沟道层为与界面上层/界面下层所采用的导电类型相同的n型导电层/p型导电层；所述界面上吸收层/界面下吸收层的导电类型为本征型，或与该界面上层/界面下层导电类型相同，且载流子浓度相比界面上沟道层/界面下沟道层低的弱n型/弱p型。7.根据权利要求1所述的一种异质结光电探测器，其特征在于，所述阳极接触电极和阴极接触电极同时制备于界面上层或同时制备于界面下层，与所接触的界面上层或界面下层形成欧姆接触或接触势垒小于0.5eV。8.根据权利要求6所述的一种异质结光电探测器，其特征在于，所述界面上沟道层与上吸收层为同质或异质材料，包括二维半导体材料；所述界面下沟道层与下吸收层为同质或异质材料，包括二维半导体材料。2CN115084293A说明书1/9页一种异质结光电探测器技术领域[0001]本发明涉及半导体光电探测器的技术领域，更具体地，涉及一种异质结光电探测器。背景技术[0002]光电探测技术在国防、民用、科研等诸多领域都有着至关重要的应用。按照探测波段的区别，可以分为红外探测、可见光探测、紫外探测等等，其中，红外探测主要应用于红外成像、红外光通信等方面；可见光探测主要应用于相机、可见光通信、水下光通讯、自动驾驶等方面；紫外探测主要应用于火焰报警、紫外计量等方面。[0003]在光电探测器的各种关键指标中，响应度是极为重要的一项，决定了探测器的光电转化能力。高响应度的探测器对于上述应用，特别是面对需要感知微弱光信号的应用场景，显得极为重要。在目前的光电探测技术中，要实现高响应度探测往往要求探测器具有内部增益。目前，基于真空电子的光电倍增管和基于半导体的雪崩光电探测器是应用最为广泛的增益型光电探测器。光电倍增管的光电增益很高，但是设备体积大，工作电压高，需要配套的冷却等装置，使用不便；而雪崩光电探测器属于半导体器件，更为轻便灵活，但对半导体材料晶体质量要求很高，因此在材料选择和