CN105932092A - 单势垒型InGaAsSb红外探测器 - Google Patents

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王国伟
徐应强
郝宏玥
韩玺
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贺振宏
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Abstract

一种单势垒型InGaAsSb红外探测器，包括：一GaSb衬底；一下接触层，其制作在GaSb衬底上；一复合层，其制作在下接触层上；一上接触层，其制作在复合层上。本发明可以针对目前应变InGaAs探测器的缺陷，该单势垒型InGaAsSb红外探测器具有暗电流小，低噪声的优点。

Description

单势垒型InGaAsSb红外探测器
技术领域
本发明涉及光探测器技术领域，特别是一种单势垒型InGaAsSb红外探测器，其可输出2-3μm的红外光电探测器。
背景技术
2-3μm的红外光电探测器具有广泛的用途，这个波长范围内红外线能很好的穿透烟雾，夜晚时也可以利用大气辉光成像，在军事、遥感方面有重要的应用。
目前大部分2-3μm的红外探测器采用的是在InP衬底上外延生长的扩展波长的应变InGaAs，高In组分的InGaAs与InP衬底晶格不匹配，生长时弛豫过程中产生大量的位错，因此器件工作时产生大量的暗电流，导致器件性能难以提升。
而在GaSb衬底上外延与之晶格匹配的InGaAsSb可以获得很高的材料质量，缺陷密度低，在工作时能降低暗电流。同时采用与GaSb晶格匹配的AlGaAsSb或者接近匹配的AlGaSb作为势垒，AlGaAsSb的好处是其能带中的导带高于InGaAsSb，价带也高于InGaAsSb，是一个良好的电子势垒，同时又不阻碍空穴的输运，这样在不影响量子效率的同时，又降低了暗电流，进一步提高了器件性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种单势垒型InGaAsSb红外探测器，以针对目前应变InGaAs探测器的缺陷，该单势垒型InGaAsSb红外探测器具有暗电流小，低噪声的优点。
本发明提供一种一种单势垒型InGaAsSb红外探测器，包括：
一GaSb衬底；
一下接触层，其制作在GaSb衬底上；
一复合层，其制作在下接触层上；
一上接触层，其制作在复合层上。
本发明的有益效果是：
采用了与GaSb晶格匹配的InGaAsSb材料作为吸收区，相对于应变InGaAs来说，提高了材料质量，降低了缺陷密度，降低器件工作时的暗电流，从而提高了器件性能。通过调节In的组分，器件吸收光的截止波长从2-3μm可以自由调节，同时通过调节As的组分，同时还能保证InGaAsSb与GaSb晶格匹配。
同时在器件结构设计中，插入了与GaSb晶格匹配的AlGaAsSb或者接近匹配的AlGaSb，同样能把保证材料与GaSb衬底不发生弛豫，保证了材料质量。AlGaAsSb的好处是其能带相对于InGaAsSb来说，导带高于InGaAsSb，价带也高于InGaAsSb，是一个良好的电子势垒，同时又不阻碍空穴的输运，这样在不影响量子效率的同时，又降低了暗电流，进一步提高了器件性能。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的第一实施例的结构示意图。
图3是图1的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1-图3所示，本发明提供一种单势垒型InGaAsSb红外探测器，包括：
一GaSb衬底10；
一下接触层20，其制作在GaSb衬底10上，所述复合层30为势垒层32和制作在其上的光吸收层31时，下接触层20的材料为P型GaSb、N型GaSb、P型InGaAsSb，上接触层40的材料为N型InGaAsSb；
一复合层30，其制作在下接触层20上，所述复合层30包括光吸收层31和制作在其上的势垒层32(参阅图2)；所述复合层30包括势垒层32和制作在其上的光吸收层31(参阅图3，为本发明的第二实施例)，所述复合层30中的光吸收层31的材料为InGaAsSb，势垒层32的材料为AlGaSb或者AlGaAsSb，所述InGaAsSb光吸收层31与GaSb晶格匹配或者适配度小于1％，其具体组分为InxGa1-xAsySb1-y，其中x范围是0＜x＜1，y的范围是0＜y＜1，所述复合层30为光吸收层31和制作在其上的势垒层32时，下接触层20的材料为N型InGaAsSb，上接触层40的材料为P型GaSb、N型GaSb、P型InGaAsSb；
本发明的发明思想为采用与GaSb晶格匹配或者接近匹配的的InGaAsSb材料为吸收区，AlGaAsSb或AlGaSb当势垒区，上接触层有多种材料可以选择，可有分子束外延(MBE)或金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)系统中外延。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
结合图1和图2说明本实施例，结合图1说明本实施例，一种截止波长为2.7μm的InGaAsSb势垒型探测器，采用MBE系统，在N型GaSb衬底10上依次生长厚度为1.5μm，P型掺杂浓度为2×1018cm-3的GaSb作为下接触层20，以用于制备下电极接触，接线引出形成探测器的下电极；非故意掺杂，厚度为0.4μm的Al0.5Ga0.5As0.05Sb0.95势垒层32，其作用在于阻碍暗电流，降低噪声，同时由于其能带结构特点，也不会阻碍光生载流子；非故意掺杂，厚度为2μm的In0.27Ga0.83As0.25Sb0.85光吸收层31，用于吸收光生载流子；N型掺杂浓度为2×1018cm-3，厚度为0.5μm的In0.27Ga0.83As0.25Sb0.85为上接触层40，以用于制备上电极接触，接线引出成为探测器的上电极，形成InGaAsSb探测器。
实施例2
一种截止波长为2.7μm的InGaAsSb势垒型探测器，采用MBE系统，在N型GaSb衬底10上依次生长厚度为0.5μm的N型掺杂浓度为2×1018cm-3的In0.27Ga0.83As0.25Sb0.85作为下接触层20，以用于制备下电极接触，接线引出形成探测器的下电极；非故意掺杂，厚度为2μm的In0.27Ga0.83As0.25Sb0.85光吸收层31，用于吸收光；非故意掺杂，厚度为0.4μm的Al0.5Ga0.5As0.05Sb0.95势垒层32，其作用在于阻碍暗电流，降低噪声，同时由于其能带结构特点，也不会阻碍光生载流子；N型掺杂浓度为2×1018cm-3，厚度为0.5μm的In0.27Ga0.83As0.25Sb0.85为上接触层40，以用于制备上电极接触，接线引出成为探测器的上电极，形成InGaAsSb探测器。
本发明公开了一种用于射频微电子机械系统(RF MEMS)器件的低电学损耗真空封装结构，所述封装结构包括：低电学损耗的平面引线和垂直引线封装盖片结构，通过引入接地结构、电磁屏蔽层以及增加输入、输出端口间距等降低寄生效应、减小信号馈通，实现RF MEMS器件的低损耗、高可靠性真空封装。待键合的晶片置于真空环境，通过施加特定的键合压力以及键合温度，完成射频器件基片和封装盖片的真空气密性键合。本发明公开的用于RF MEMS器件的低电学损耗真空封装结构，能有效抑制寄生效应对射频微弱信号的干扰，实现各种RF MEMS器件的圆片级或芯片级真空封装。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种单势垒型InGaAsSb红外探测器，包括：
一GaSb衬底；
一下接触层，其制作在GaSb衬底上；
一复合层，其制作在下接触层上；
一上接触层，其制作在复合层上。
2.如权利要求1所述的单势垒型InGaAsSb红外探测器，其中所述复合层包括光吸收层和制作在其上的势垒层。
3.如权利要求2所述的单势垒型InGaAsSb红外探测器，其中所述复合层包括势垒层和制作在其上的光吸收层。
4.如权利要求2或3所述的单势垒型InGaAsSb红外探测器，其中所述复合层中的光吸收层的材料为InGaAsSb，势垒层的材料为AlGaSb或者AlGaAsSb。
5.如权利要求2或3所述的单势垒型InGaAsSb红外探测器，其中所述InGaAsSb光吸收层与GaSb晶格匹配或者适配度小于1％，其具体组分为InxGa1-xAsySb1-y，其中x范围是0＜x＜1，y的范围是0＜y＜1。
6.如权利要求2所述的单势垒型InGaAsSb红外探测器，其中所述复合层为光吸收层和制作在其上的势垒层时，下接触层的材料为N型InGaAsSb，上接触层的材料为P型GaSb、N型GaSb、P型InGaAsSb。
7.如权利要求3所述的单势垒型InGaAsSb红外探测器，其中所述复合层为势垒层和制作在其上的光吸收层时，下接触层的材料为P型GaSb、N型GaSb、P型InGaAsSb，上接触层的材料为N型InGaAsSb。
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