CN109713077A - 一种多重响应波段的半导体探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多重响应波段的半导体探测器，依次包括衬底、第一导电型半导体，InxGa1‑xN/GaN量子阱，V‑pits，第一Au纳米颗粒，AlN纳米柱，Al2O3纳米柱，β‑Ga2O3:III纳米柱，第二Au纳米颗粒，第二导电型Si基板，其特征在于所述InxGa1‑xN/GaN量子阱的V‑pits上方依次沉积第一Au纳米颗粒、AlN纳米柱、Al2O3纳米柱，β‑Ga2O3:III纳米柱以及第二Au纳米颗粒，所述InxGa1‑xN/GaN量子阱形成第一响应波段，所述AlN纳米柱和第一Au纳米颗粒形成第二响应波段，Al2O3纳米柱和β‑Ga2O3:III纳米柱构成核壳结构形成第三响应波段，所述β‑Ga2O3:III纳米柱/第二Au纳米颗粒/第二导电型Si基板形成第四响应波段，从而在将多重响应波段集成在单个探测器的外延结构中。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电探测器领域，特别是一种具有多重响应波段的半导体探测器管。
背景技术
第三代化合物半导体具有较宽的带隙、电子迁移率高、击穿场强大、抗辐射性能强等优点，适合于制作发光二极管、激光器、探测器等光电子器件。带隙为3.3eV的碳化硅SiC、3.4eV的氮化镓GaN、6.2eV的氮化铝AlN以及带隙为4.2~4.9eV的氮化镓Ga2O3具有宽的带隙以及良好的化学性质，适合于制作紫外光电二极管和日盲探测器。
发明内容
本发明公开一种多重响应波段的半导体探测器，依次包括衬底、第一导电型半导体，InxGa1-xN/GaN量子阱，V-pits，第一Au纳米颗粒，AlN纳米柱，Al2O3纳米柱，β-Ga2O3:III纳米柱，第二Au纳米颗粒，第二导电型Si基板，其特征在于所述InxGa1-xN/GaN量子阱的V-pits上方依次沉积第一Au纳米颗粒、AlN纳米柱、Al2O3纳米柱，β-Ga2O3:III纳米柱以及第二Au纳米颗粒，所述InxGa1-xN/GaN量子阱形成第一响应波段，所述AlN纳米柱和第一Au纳米颗粒形成第二响应波段，Al2O3纳米柱和β-Ga2O3:III纳米柱构成核壳结构形成第三响应波段，所述β-Ga2O3:III纳米柱/第二Au纳米颗粒/第二导电型Si基板形成第四响应波段，从而在将多重响应波段集成在单个探测器的外延结构中。
进一步地，所述第一Au纳米颗粒/AlN纳米柱/Al2O3纳米柱/β-Ga2O3:III纳米柱/Au纳米颗粒组合的复合纳米结构的击穿场强大于8Mv/cm，该强大击穿强场的复合纳米结构填充于位错线顶端，提升该多重响应波段的半导体探测器的抗高压能力和ESD能力。
进一步地，所述V-pits的尺寸为50~500 nm，所述第一Au纳米颗粒的尺寸为50~500nm，第二Au纳米颗粒的尺寸为50~500 nm。
进一步地，所述V-pits的深度为L，所述第一Au纳米颗粒/AlN纳米柱/Al2O3纳米柱/β-Ga2O3:III纳米柱/Au纳米颗粒的高度为H，其中H≤L。
进一步地，所述第一Au纳米颗粒的形状为球状或半球状或椭球状，第二Au纳米颗粒为球状或半球状或椭球状。
进一步地，所述第一响应波段为400~500 nm，优选450 nm，第二响应波段为200~250 nm，优选220 nm，第三响应波段为250~300 nm，优选280 nm，第四响应波段为500~600nm，优选530 nm。
进一步地，所述β-Ga2O3:III纳米柱为掺杂III族元素，包括Al，Ga，In，B的任意一种或任意组合。
进一步地，所述β-Ga2O3:III纳米柱的Al，Ga，In，B的任意一种形式为β-Ga2O3:Al，β-Ga2O3:Ga，β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:B；任意组合包括二元组合β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga，β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:B，β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:B，β-Ga2O3:In/β-Ga2O3:B，以及三元组合β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:B，β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In/β-Ga2O3:B，以及四元组合β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In/β-Ga2O3:B。
附图说明
图1为本发明一种多重响应波段的半导体探测器的结构示意图。
图2为本发明一种多重响应波段的半导体探测器的效果示意图。
图示说明：100：衬底；101：n型氮化物半导体，102：InxGa1-xN/GaN量子阱，103：V-pits，104a：第一Au纳米颗粒，105：AlN纳米柱，106：Al2O3纳米柱，107：β-Ga2O3:III纳米柱，104b：第二Au纳米颗粒，108：第二导电型Si基板。
具体实施方式
实施例
本发明公开一种多重响应波段的半导体探测器，如图1所示，依次包括衬底100、第一导电型半导体101，InxGa1-xN/GaN量子阱102，V-pits 103，第一Au纳米颗粒104a，AlN纳米柱105，Al2O3纳米柱106，β-Ga2O3:III纳米柱107，第二Au纳米颗粒104b，第二导电型Si基板108，其特征在于所述InxGa1-xN/GaN量子阱102的V-pits 103上方依次沉积第一Au纳米颗粒104a、AlN纳米柱105、Al2O3纳米柱106，β-Ga2O3:III纳米柱107以及第二Au纳米颗粒104b，所述InxGa1-xN/GaN量子阱102形成第一响应波段，所述AlN纳米柱105和第一Au纳米颗粒104a形成第二响应波段，Al2O3纳米柱106和β-Ga2O3:III纳米柱107构成核壳结构形成第三响应波段，所述β-Ga2O3:III纳米柱106/第二Au纳米颗粒104b/第二导电型Si基板108形成第四响应波段，从而在将多重响应波段集成在单个探测器的外延结构中，如图2所示。
所述第一Au纳米颗粒104a/AlN纳米柱105/ Al2O3纳米柱106/β-Ga2O3:III纳米柱107/Au纳米颗粒104b组合的复合纳米结构的击穿场强大于8Mv/cm，该强大击穿强场的复合纳米结构填充于位错线顶端，提升该多重响应波段的半导体探测器的抗高压能力和ESD能力。
所述V-pits 103的尺寸为50~500 nm，所述第一Au纳米颗粒104a的尺寸为50~500nm，第二Au纳米颗粒104b的尺寸为50~500 nm。
所述V-pits 103的深度为L，所述第一Au纳米颗粒104a/AlN纳米柱105/Al2O3纳米柱106/β-Ga2O3:III纳米柱107/Au纳米颗粒104b的高度为H，其中H≤L。
所述第一Au纳米颗粒104a的形状为球状或半球状或椭球状，第二Au纳米颗粒104b的形状为球状或半球状或椭球状。
所述第一响应波段为400~500 nm，优选450 nm，第二响应波段为200~250 nm，优选220 nm，第三响应波段为250~300 nm，优选280 nm，第四响应波段为500~600 nm，优选530nm。
所述β-Ga2O3:III纳米柱107为掺杂III族元素，包括Al，Ga，In，B的任意一种或任意组合。
所述β-Ga2O3:III纳米柱107的Al，Ga，In，B的任意一种形式为β-Ga2O3:Al，β-Ga2O3:Ga，β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:B；任意组合包括二元组合β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga，β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:B，β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:B，β-Ga2O3:In/β-Ga2O3:B，以及三元组合β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:B，β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In/β-Ga2O3:B，以及四元组合β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In/β-Ga2O3:B。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应视权利要求书范围限定。
Claims (8)
1.本发明公开一种多重响应波段的半导体探测器，依次包括衬底、第一导电型半导体，InxGa1-xN/GaN量子阱，V-pits，第一Au纳米颗粒，AlN纳米柱，Al2O3纳米柱，β-Ga2O3:III纳米柱，第二Au纳米颗粒，第二导电型Si基板，其特征在于所述InxGa1-xN/GaN量子阱的V-pits上方依次沉积第一Au纳米颗粒、AlN纳米柱、Al2O3纳米柱，β-Ga2O3:III纳米柱以及第二Au纳米颗粒，所述InxGa1-xN/GaN量子阱形成第一响应波段，所述AlN纳米柱和第一Au纳米颗粒形成第二响应波段，Al2O3纳米柱和β-Ga2O3:III纳米柱构成核壳结构形成第三响应波段，所述β-Ga2O3:III纳米柱/第二Au纳米颗粒/第二导电型Si基板形成第四响应波段，从而在将多重响应波段集成在单个探测器的外延结构中。
2.根据权利要求1所述一种多重响应波段的半导体探测器，其特征在于：所述第一Au纳米颗粒/AlN纳米柱/Al2O3纳米柱/β-Ga2O3:III纳米柱/Au纳米颗粒组合的复合纳米结构的击穿场强大于8Mv/cm，该强大击穿强场的复合纳米结构填充于位错线顶端，提升该多重响应波段的半导体探测器的抗高压能力和ESD能力。
3.根据权利要求2所述一种多重响应波段的半导体探测器，其特征在于：所述V-pits的尺寸为50~500 nm，所述第一Au纳米颗粒的尺寸为50~500 nm，第二Au纳米颗粒的尺寸为50~500 nm。
4.根据权利要求1所述一种多重响应波段的半导体探测器，其特征在于：所述V-pits的深度为L，所述第一Au纳米颗粒/AlN纳米柱/Al2O3纳米柱/β-Ga2O3:III纳米柱/Au纳米颗粒的高度为H，其中H≤L。
5.根据权利要求2所述一种多重响应波段的半导体探测器，其特征在于：所述第一Au纳米颗粒的形状为球状或半球状或椭球状，第二Au纳米颗粒为球状或半球状或椭球状。
6.根据权利要求1所述一种多重响应波段的半导体探测器，其特征在于：所述第一响应波段为400~500 nm，第二响应波段为200~250 nm，第三响应波段为250~300 nm，第四响应波段为500~600 nm。
7.根据权利要求1所述一种多重响应波段的半导体探测器，其特征在于：所述β-Ga2O3:III纳米柱为掺杂III族元素，包括Al，Ga，In，B的任意一种或任意组合。
8.根据权利要求7所述一种多重响应波段的半导体探测器，其特征在于：所述β-Ga2O3:III纳米柱的Al，Ga，In，B的任意一种形式为β-Ga2O3:Al，β-Ga2O3:Ga，β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:B；任意组合包括二元组合β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga，β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:B，β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:B，β-Ga2O3:In/β-Ga2O3:B，以及三元组合β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In，β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:B，β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In/β-Ga2O3:B，以及四元组合β-Ga2O3:Al/β-Ga2O3:Ga/β-Ga2O3:In/β-Ga2O3:B。
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