CN111081792B - 一种背照射紫外红外双色光电探测器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背照射紫外红外双色光电探测器，包括从下至上依次设置的衬底、缓冲过渡层、n型掺杂层、非故意掺杂层和导电层。其中非故意掺杂层背向衬底表面设置有微纳尺度的柱体阵列，导电层会覆盖该柱体阵列。n型掺杂层、非故意掺杂层和导电层会形成MIS结构的光电探测结构，其中非故意掺杂层作为光吸收层可以吸收紫外光形成光生载流子，从而实现紫外光探测；而由于预设热电子可跃迁导电层与非故意掺杂层之间的肖特基势垒，此时可以实现基于表面等离激元诱导热电子发射的红外光电探测，从而将紫外红外双色探测集成在同一光电探测器中。本发明还提供了一种制备方法，同样具有上述有益效果。

Description

一种背照射紫外红外双色光电探测器及其制备方法
技术领域
本发明涉及光电探测技术领域，特别是涉及一种背照射紫外红外双色光电探测器以及一种背照射紫外红外双色光电探测器的制备方法。
背景技术
信息化高度发达的当今时代，作为信息获取重要支柱的紫外、红外光电探测材料与器件在国民经济建设、国防建设，以及人们的日常生活各个领域都发挥着重要作用。然而，目前紫外、红外光电探测器主要应用于各自的单波段探测，即现有技术中的探测器通常均只能实现单色探测。随着人们对光电器件集成度需求的不断提高、实际应用环境的复杂化，单色光电探测器越来越无法满足实际应用的需求。为了有效克服复杂应用背景的干扰，增强光电探测器对目标的识别能力，提高对目标的探测效果，有效降低在预警、搜索和跟踪系统中的虚警率，显著地提高系统的性能和在各种军事、民用平台上的通用性，将紫外探测和红外探测功能集成到一起，形成满足紫外-红外双波段同时探测，互为补充，相得益彰的双色探测器，具有重要的意义。所以如何提供一种可以实现紫外红外双色探测的光电探测器是本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种背照射紫外红外双色光电探测器，可以实现紫外红外双色探测；本发明还提供了一种背照射紫外红外双色光电探测器的制备方法，所制备而成的光电探测器可以实现紫外红外双色探测。
为解决上述技术问题，本发明提供一种背照射紫外红外双色光电探测器，包括：
衬底；
位于所述衬底表面的缓冲过渡层；
位于所述缓冲过渡层背向所述衬底一侧表面的n型掺杂层；
位于所述n型掺杂层背向所述衬底一侧表面的非故意掺杂层；所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面刻蚀有微纳尺度的柱体阵列；
位于所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面的导电层；所述导电层覆盖所述柱体阵列；预设热电子可跃迁所述导电层与所述非故意掺杂层之间的肖特基势垒。
可选的，所述柱体阵列内柱体为长方体或正方体；所述柱体长度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值；所述柱体宽度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值；所述柱体高度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值；相邻所述柱体之间间距的取值范围为50nm至100nm，包括端点值。
可选的，所述缓冲过渡层包括：
位于所述衬底表面的缓冲层；
位于所述缓冲层背向所述衬底一侧表面的超晶格层；
位于所述超晶格层背向所述衬底一侧表面的过渡层。
可选的，所述超晶格层为AlGaN/AlN超晶格层，所述AlGaN/AlN超晶格层中AlGaN膜层的Al组分的取值在0.6至0.8之间，包括端点值；所述过渡层为AlGaN过渡层，所述AlGaN过渡层的Al组分的取值在0.55至0.8之间，包括端点值。
可选的，所述n型掺杂层背向所述衬底一侧表面设置有接触电极。
可选的，所述衬底为纳米图形化蓝宝石衬底，所述缓冲过渡层位于所述纳米图形化蓝宝石衬底中刻蚀有纳米图形的表面。
可选的，所述导电层为ITO膜层或AZO膜层。
本发明还提供了一种背照射紫外红外双色光电探测器的制备方法，包括：
在衬底表面设置缓冲过渡层；
在所述缓冲过渡层背向所述衬底一侧表面设置n型掺杂层；
在所述n型掺杂层背向所述衬底一侧表面设置非故意掺杂层；
在所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面刻蚀微纳尺度的柱体阵列；
在所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面设置导电层，以制成所述光电探测器；所述导电层覆盖所述柱体阵列；预设热电子可跃迁所述导电层与所述非故意掺杂层之间的肖特基势垒。
可选的，所述在衬底表面设置缓冲过渡层包括：
通过金属有机化学气相沉积工艺在所述衬底表面沿法线方向依次外延生长缓冲层、超晶格层和过渡层；
所述在所述缓冲过渡层背向所述衬底一侧表面设置n型掺杂层包括：
通过金属有机化学气相沉积工艺在所述过渡层表面沿法线方向外延生长n型掺杂层。
可选的，所述在所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面刻蚀微纳尺度的柱体阵列包括：
通过标准电子束光刻工艺和电感耦合等离子体刻蚀工艺在所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面刻蚀微纳尺度的柱体阵列。
本发明所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器，包括从下至上依次设置的衬底、缓冲过渡层、n型掺杂层、非故意掺杂层和导电层。其中非故意掺杂层背向衬底表面设置有微纳尺度的柱体阵列，导电层会覆盖该柱体阵列。n型掺杂层、非故意掺杂层和导电层会形成MIS结构的光电探测结构，其中非故意掺杂层作为光吸收层可以吸收紫外光形成光生载流子，从而实现紫外光探测；而非故意掺杂层背向衬底表面设置有微纳尺度的柱体阵列，导电层覆盖该柱体阵列，且预设热电子可跃迁导电层与非故意掺杂层之间的肖特基势垒。此时可以实现基于表面等离激元诱导热电子发射的红外光电探测，从而实现紫外红外双色探测，将紫外红外双色探测集成在同一光电探测器中。
本发明还提供了一种背照射紫外红外双色光电探测器的制备方法，所制备而成的光电探测器同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器的结构示意图；
图2为图1的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器制备方法的流程图；
图4为本发明实施例所提供的一种具体的背照射紫外红外双色光电探测器制备方法的流程图。
图中：1.衬底、2.缓冲过渡层、21.缓冲层、22.超晶格层、23.过渡层、3.n型掺杂层、4.非故意掺杂层、41.柱体阵列、5.导电层、6.接触电极。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种背照射紫外红外双色光电探测器。在现有技术中，目前紫外、红外光电探测器主要应用于各自的单波段探测，即现有技术中的探测器通常均只能实现单色探测。随着人们对光电器件集成度需求的不断提高、实际应用环境的复杂化，单色光电探测器越来越无法满足实际应用的需求。
而本发明所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器，包括从下至上依次设置的衬底、缓冲过渡层、n型掺杂层、非故意掺杂层和导电层。其中非故意掺杂层背向衬底表面设置有微纳尺度的柱体阵列，导电层会覆盖该柱体阵列。n型掺杂层、非故意掺杂层和导电层会形成MIS结构的光电探测结构，其中非故意掺杂层作为光吸收层可以吸收紫外光形成光生载流子，从而实现紫外光探测；而非故意掺杂层背向衬底表面设置有微纳尺度的柱体阵列，导电层覆盖该柱体阵列，且预设热电子可跃迁导电层与非故意掺杂层之间的肖特基势垒。此时可以实现基于表面等离激元诱导热电子发射的红外光电探测，从而实现紫外红外双色探测，将紫外红外双色探测集成在同一光电探测器中。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1以及图2，图1为本发明实施例所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器的结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图。
参见图1，在本发明实施例中，背照射紫外红外双色光电探测器包括衬底1；位于所述衬底1表面的缓冲过渡层2；位于所述缓冲过渡层2背向所述衬底1一侧表面的n型掺杂层3；位于所述n型掺杂层3背向所述衬底1一侧表面的非故意掺杂层4；所述非故意掺杂层4背向所述衬底1一侧表面刻蚀有微纳尺度的柱体阵列41；位于所述非故意掺杂层4背向所述衬底1一侧表面的导电层5；所述导电层5覆盖所述柱体阵列41；预设热电子可跃迁所述导电层5与所述非故意掺杂层4之间的肖特基势垒。
上述衬底1通常用于承载本发明实施例所提供的光电探测器中主要的功能结构，下述的n型掺杂层3、非故意掺杂层4、导电层5等结构通常均在衬底1表面沿衬底1法线方向依次设置。有关衬底1的具体材质在本发明实施例中不做具体限定，视具体情况而定。需要说明的是，上述衬底1通常需要为透明衬底1，以便于在使用过程中光线透过该衬底1照射至功能结构。具体的，上述衬底1的材质通常为蓝宝石，即在本发明实施例中通常选用蓝宝石衬底1制作光电探测器。进一步的，在本发明实施例中上述衬底1可以优选为纳米图形化蓝宝石衬底1(NPSS)，而上述缓冲过渡层2具体会位于纳米图形化蓝宝石衬底1中刻蚀有纳米图形的表面。通过使用纳米图形化蓝宝石衬底1(NPSS)，并在刻蚀有纳米图形的表面设置缓冲过渡层2，可以有效减少衬底1与缓冲过渡层2之间的位错密度，同时减少外延生长过程中缓冲过渡层2的侧向外延速度。
上述缓冲过渡层2位于衬底1表面，该缓冲过渡层2主要用于减少衬底1与功能结构之间的位错以及应力，以减少功能结构中的缺陷，保证功能结构具有良好的性能。具体的，在本发明实施例中所述缓冲过渡层2包括位于所述衬底1表面的缓冲层21；位于所述缓冲层21背向所述衬底1一侧表面的超晶格层22；位于所述超晶格层22背向所述衬底1一侧表面的过渡层23。上述缓冲层21通常与衬底1直接接触，该缓冲层21主要用于减少衬底1与功能结构之间的位错密度；而超晶格层22通常位于缓冲层21背向衬底1一侧表面，该超晶格层22通常是由多层结构呈周期性排列构成，主要用于减少衬底1与功能结构之间的应力；上述过渡层23位于缓冲层21背向衬底1一侧表面，该过渡层23主要起两个作用，其一为为后续n型掺杂层3、非故意掺杂层4等功能结构提供生长平台，其二可以作为背照射光电探测器的窗口层，也称为滤光层，可以起到滤光作用。
上述n型掺杂层3位于缓冲过渡层2背向衬底1一侧表面，该n型掺杂层3通常具体位于过渡层23背向所述衬底1一侧表面。上述非故意掺杂层4位于n型掺杂层3背向衬底1一侧表面，上述导电层5位于非故意掺杂层4背向衬底1一侧表面，使得n型掺杂层3、非故意掺杂层4以及导电层5可以构成“金属-绝缘层-半导体”的MIS结构，其中导电层5可以作为MIS结构中的金属层，非故意掺杂层4可以作为MIS结构中的绝缘层、n型掺杂层3可以作为MIS结构中的半导体层，其中非故意掺杂层4可以作为光吸收层，吸收紫外线产生光生载流子，从而基于非故意掺杂层4的征吸收实现紫外光吸收，进而实现紫外探测功能。
需要说明的是，在本发明实施例中整个光电探测器可以基于AlGaN材料体系设置，相应的上述衬底1可以为蓝宝石衬底1；缓冲层21可以为AlN缓冲层21；超晶格层22可以为AlGaN/AlN超晶格层22；过渡层23可以为AlGaN过渡层23，该AlGaN过渡层23的材质通常为非故意掺杂AlGaN；n型掺杂层3可以为n型AlGaN掺杂层；非故意掺杂层4可以为非故意掺杂AlGaN层；而导电层5的材质为金属或导电氧化物均可。当然，在本发明实施例中也可以基于其他材料体系选择各层结构的材质，例如基于Ga2O3材料体系，金刚石材料体系，碳化硅材料体系等均可，在本发明实施例中不做具体限定。
在本发明实施例中，非故意掺杂层4背向衬底1一侧表面刻蚀有微纳尺度的柱体阵列41，而上述导电层5会覆盖柱体阵列41。上述导电层5与非故意掺杂层4之间存在肖特基势垒，而预设热电子可跃迁导电层5与非故意掺杂层4之间的肖特基势垒。
上述柱体阵列41的尺度在微纳尺度，即柱体阵列41中各个柱体的尺寸以及相邻柱体之间的间距通常均在微纳尺度范围内。在使用过程中在红外线照射下，基于表面等离激元诱导热电子发射原理，会有热电子在半导体材质的非故意掺杂层4中产生，并且由于该热电子可跃迁导电层5与非故意掺杂层4之间的肖特基势垒，会有热电子进入导电层5从而形成电流，以实现红外探测功能。需要说明的是，上述柱体阵列41通常分布于整个非故意掺杂层4表面，以增加红外线吸收的面积。
具体的，在本发明实施例中，所述柱体阵列41内柱体为长方体或正方体；所述柱体长度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值；所述柱体宽度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值；所述柱体高度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值；相邻所述柱体之间间距的取值范围为50nm至100nm，包括端点值。即在本发明实施例中，柱体阵列41中每个柱体均为长方体或正方体，同时相邻柱体之间通常呈棋格状分布。此时，该柱体长度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值，即该柱体的长度可以恰好为80nm或200nm；该柱体宽度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值，即该柱体的宽度可以恰好为80nm或200nm；该柱体高度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值，即该柱体的高度可以恰好为80nm或200nm；该柱体阵列41中相邻柱体之间的距离通常在50nm至100nm之间，包括端点值，即相邻柱体之间的距离可以恰好为50nm或100nm。将柱体阵列41的尺寸限制在上述范围内，可以使得光电探测器对红外线具有良好的吸收，从而使得光电探测器对红外光探测具有良好的灵敏度。当然，在本发明实施例中对于柱体阵列41的尺寸不做具体限定，视具体而定。在本发明实施例中，通过调节柱体阵列41的尺寸，可以调节光电探测器的红外探测波长范围。
需要说明的是，在本发明实施例中，需要选用合适的导电层5材料，以使导电层5具有合适的功函数；同时通过调节非故意掺杂层4表面柱体阵列41的结构，可以调整非故意掺杂层4的带隙，从而实现导电层5与非故意掺杂层4之间肖特基势垒高度的调节，进而使得经由红外线激发的预设热电子可以越过该肖特基势垒，在导电层5中形成电流，实现红外线的检测。
还需要说明的是，当上述导电层5的材质为金属时，通过选取合适的金属材料，可以使导电层5具有合适的功函数；当导电层5的材质为导电氧化物时，通过改变导电氧化物的组分可以实现功函数的调节，从而使得导电层5具有合适的功函数。具体的，在本发明实施例中，上述导电层5可以具体为ITO(氧化铟锡)膜层或AZO(铝掺杂的氧化锌)膜层，而ITO膜层与AZO膜层均为导电氧化物，通过调整其组分可以精确控制导电层5的功函数。
在本发明实施例中，通常需要设置与上述n型掺杂层3电连接的接触电极6，以实现外部器件与n型掺杂层3的电连接。具体的，所述n型掺杂层3背向所述衬底1一侧表面设置有接触电极6。即上述非故意掺杂层4的尺寸通常小于n型掺杂层3的尺寸，使得n型掺杂层3背向衬底1一侧表面形成有台阶面，而在该台阶面设置有与述n型掺杂层3接触的接触电极6。需要说明的是，上述接触电极6通常需要与非故意掺杂层4相互隔离。上述接触电极6通常为Ti/Al/Ni/Au多层结构的金属电极，当然在本发明实施例中对于接触电极6的材质不做具体限定，视具体情况而定。
本发明实施例所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器，包括从下至上依次设置的衬底1、缓冲过渡层2、n型掺杂层3、非故意掺杂层4和导电层5。其中非故意掺杂层4背向衬底1表面设置有微纳尺度的柱体阵列41，导电层5会覆盖该柱体阵列41。n型掺杂层3、非故意掺杂层4和导电层5会形成MIS结构的光电探测结构，其中非故意掺杂层4作为光吸收层可以吸收紫外光形成光生载流子，从而实现紫外光探测；而非故意掺杂层4背向衬底1表面设置有微纳尺度的柱体阵列41，导电层5覆盖该柱体阵列41，且预设热电子可跃迁导电层5与非故意掺杂层4之间的肖特基势垒。此时可以实现基于表面等离激元诱导热电子发射的红外光电探测，从而实现紫外红外双色探测，将紫外红外双色探测集成在同一光电探测器中。
有关本发明所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器的具体结构将在下述发明实施例中做详细介绍。
区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，进一步的对背照射紫外红外双色光电探测器的结构进行具体限定。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。
在本发明实施例中，所述超晶格层22为AlGaN/AlN超晶格层22，所述AlGaN/AlN超晶格层22中AlGaN膜层的Al组分的取值在0.6至0.8之间，包括端点值；所述过渡层23为AlGaN过渡层23，所述AlGaN过渡层23的Al组分的取值在0.55至0.8之间，包括端点值。
在本发明实施例中，具体选用AlGaN材料体系，而此时，通过调节超晶格层22中Al组分，或者是调节过渡层23中Al组分，可以调节光电探测器的紫外波段探测截止波长。具体的，在本发明实施例中，将AlGaN/AlN超晶格层22中AlGaN膜层的Al组分控制在0.6至0.8之间，包括端点值；同时将AlGaN过渡层23的Al组分的取值控制在0..55至0.8之间，包括端点值，可以使得本发明所提供的光电探测器的紫外波段探测起始波长延伸至日盲紫外波段。
相应的，在本发明实施例中，非故意掺杂层4具体为非故意掺杂AlGaN层。通过调节非故意掺杂AlGaN层中Al组分数值，可以调节光电探测器的紫外波段探测截止波长。具体的，在本发明实施例中会将非故意掺杂层4中Al组分的取值限定在0.45至0.55之间，包括端点值，从而使得本发明所提供的光电探测器的紫外探测波段覆盖200nm至280nm的日盲紫外波段，从而实现日盲紫外波段探测。需要说明的是，在本发明实施例中通过调节光电探测器的紫外波段探测起始波长以及紫外波段探测截止波长，即通过调节超晶格层22中Al组分、过渡层23中Al组分、以及非故意掺杂层4中Al组分，可以实现光电探测器紫外探测波段的响应带宽调节。
具体的，在本发明实施例中，上述衬底1通常为纳米图形化蓝宝石衬底1(NPSS)，而缓冲层21通常为AlN缓冲层21，该AlN缓冲层21通常是由厚度在3μm至5μm，1250℃生长的高温AlN侧向外延层，厚度在10nm至30nm，1050℃生长的中温AlN过渡层23，以及厚度在1μm至2μm，1250℃生长的高温AlN外延层构成。AlN缓冲层21用于缓解蓝宝石衬底1与外延AlGaN材料间的晶格失配和热膨胀系数失配，降低材料生长缺陷、应力和位错密度，保证AlGaN基光电探测器外延结构材料具有良好的晶体质量。
具体的，在本发明实施例中，超晶格层22通常为AlGaN/AlN超晶格层22，其中AlGaN膜层为Al组分大于等于0.6，小于等于0.8的非故意掺杂AlGaN，整个超晶格层22的周期为10至20，每个周期中AlGaN膜层和AlN膜层的厚度相同，均为5nm至10nm，包括端点值。
具体的，在本发明实施例中，过渡层23通常为AlGaN过渡层23，而AlGaN过渡层23通常为Al组分大于等于0.55，小于等于0.8的非故意掺杂AlGaN，其厚度为100nm至500nm。
具体的，在本发明实施例中，上述n型掺杂层3为n型AlGaN掺杂层，n型AlGaN掺杂层中Al组分通常大于等于0.55，小于等于0.65；该n型AlGaN掺杂层中掺杂的杂质通常为硅(Si)，其载流子浓度通常为1×1018cm-3至1×1019cm-3，其厚度为300nm至500nm。
具体的，在本发明实施例中，非故意掺杂层4通常为Al组分大于等于0.45，小于等于0.55的非故意掺杂AlGaN层，其厚度通常为200-300nm。
具体的，在本发明实施例中，盖层的厚度通常介于100nm至500nm之间，包括端点值；而接触电极6通常为Ti/Al/Ni/Au多层金属电极，其各个膜层的厚度通常对应为30nm/200nm/30nm/300nm。
本发明实施例所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器，其紫外探测波段覆盖日盲紫外波段，可以实现日盲紫外波段探测。
下面对本发明所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器的制备方法进行介绍，下文描述的制备方法与上述描述的背照射紫外红外双色光电探测器的结构可以相互对应参照。
请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器制备方法的流程图。
参见图3，在本发明实施例中，所述背照射紫外红外双色光电探测器的制备方法包括：
S101：在衬底表面设置缓冲过渡层。
S102：在缓冲过渡层背向衬底一侧表面设置n型掺杂层。
S103：在n型掺杂层背向衬底一侧表面设置非故意掺杂层。
有关衬底、缓冲过渡层、n型掺杂层以及非故意掺杂层的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
S104：在非故意掺杂层背向衬底一侧表面刻蚀微纳尺度的柱体阵列。
在本步骤中，会在非故意掺杂层表面刻蚀微纳尺度的柱体阵列，有关柱体阵列的具体内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
S105：在非故意掺杂层背向衬底一侧表面设置导电层，以制成光电探测器。
在本发明实施例中，所述导电层覆盖所述柱体阵列；预设热电子可跃迁所述导电层与所述非故意掺杂层之间的肖特基势垒。有关导电层的具体结构以在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
本发明实施例所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器的制备方法，所制备而成的背照射紫外红外双色光电探测器包括从下至上依次设置的衬底、缓冲过渡层、n型掺杂层、非故意掺杂层和导电层。其中非故意掺杂层背向衬底表面设置有微纳尺度的柱体阵列，导电层会覆盖该柱体阵列。n型掺杂层、非故意掺杂层和导电层会形成MIS结构的光电探测结构，其中非故意掺杂层作为光吸收层可以吸收紫外光形成光生载流子，从而实现紫外光探测；而非故意掺杂层背向衬底表面设置有微纳尺度的柱体阵列，导电层覆盖该柱体阵列，且预设热电子可跃迁导电层与非故意掺杂层之间的肖特基势垒。此时可以实现基于表面等离激元诱导热电子发射的红外光电探测，从而实现紫外红外双色探测，将紫外红外双色探测集成在同一光电探测器中。
有关本发明所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器制备方法的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。
请参考图4，图4为本发明实施例所提供的一种具体的背照射紫外红外双色光电探测器制备方法的流程图。
参见图4，在本发明实施例中，背照射紫外红外双色光电探测器的制备方法包括：
S201：通过金属有机化学气相沉积工艺在所述衬底表面沿法线方向依次外延生长缓冲层、超晶格层和过渡层。
在本步骤中，具体会通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺，在衬底表面法线方向依次外延生长缓冲层、超晶格层和过渡层，以构成上述缓冲过渡层。有关缓冲层、超晶格层和过渡层的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。有关金属有机化学气相沉积工艺的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
S202：通过金属有机化学气相沉积工艺在过渡层表面沿法线方向外延生长n型掺杂层。
在本步骤中，具体会通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺，在过渡层表面沿法线方向外延生长n型掺杂层。有关金属有机化学气相沉积工艺的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
S203：通过金属有机化学气相沉积工艺在n型掺杂层背向衬底一侧表面外延生长非故意掺杂层。
在本步骤中，具体会通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺，在n型掺杂层表面外延生长非故意掺杂层。有关金属有机化学气相沉积工艺的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
在本步骤之后，通常会先基于标准光刻技术和电感耦合等离子体刻蚀技术刻蚀部分非故意掺杂层，暴露部分n型掺杂层形成台阶面，以便在后续步骤中在该台阶面处设置接触电极。有关标准光刻技术和电感耦合等离子体刻蚀技术的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
S204：通过标准电子束光刻工艺和电感耦合等离子体刻蚀工艺在所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面刻蚀微纳尺度的柱体阵列。
在本步骤中，通常会基于标准电子束光刻工艺和电感耦合等离子体刻蚀工艺，在非故意掺杂层表面刻蚀柱体阵列。有关标准电子束光刻工艺和电感耦合等离子体刻蚀工艺的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
在本步骤之后，通常会采用标准光刻工艺、电子束蒸镀工艺和lift-off技术在n型掺杂层表面暴露出的台阶面设置接触电极。有关接触电极的具体结构以在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。有关标准光刻工艺、电子束蒸镀工艺和lift-off技术的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
S205：在非故意掺杂层背向衬底一侧表面设置导电层，以制成光电探测器。
在本步骤中，通常会基于标准光刻技术和电子束蒸镀技术在非故意掺杂层表面设置覆盖柱体阵列的导电层，以完成光电探测器的制备。有关标准光刻技术和电子束蒸镀技术的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
本发明实施例所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器的制备方法，具体通过金属有机化学气相沉积工艺、标准电子束光刻工艺、电感耦合等离子体刻蚀工艺、电子束蒸镀工艺等，可以制备出本发明实施例所提供的紫外红外双色光电探测器。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种背照射紫外红外双色光电探测器以及一种背照射紫外红外双色光电探测器的制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种背照射紫外红外双色光电探测器，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底表面的缓冲过渡层；
位于所述缓冲过渡层背向所述衬底一侧表面的n型掺杂层；
位于所述n型掺杂层背向所述衬底一侧表面的非故意掺杂层；所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面刻蚀有微纳尺度的柱体阵列；
位于所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面的导电层；所述导电层覆盖所述柱体阵列；预设热电子可跃迁所述导电层与所述非故意掺杂层之间的肖特基势垒；
所述n型掺杂层、所述非故意掺杂层和所述导电层形成MIS结构的光电探测结构，所述非故意掺杂层作为光吸收层吸收紫外光形成光生载流子。
2.根据权利要求1所述的背照射紫外红外双色光电探测器，其特征在于，所述柱体阵列内柱体为长方体或正方体；所述柱体长度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值；所述柱体宽度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值；所述柱体高度的取值范围为80nm至200nm，包括端点值；相邻所述柱体之间间距的取值范围为50nm至100nm，包括端点值。
3.根据权利要求1所述的背照射紫外红外双色光电探测器，其特征在于，所述缓冲过渡层包括：
位于所述衬底表面的缓冲层；
位于所述缓冲层背向所述衬底一侧表面的超晶格层；
位于所述超晶格层背向所述衬底一侧表面的过渡层。
4.根据权利要求3所述的背照射紫外红外双色光电探测器，其特征在于，所述超晶格层为AlGaN/AlN超晶格层，所述AlGaN/AlN超晶格层中AlGaN膜层的Al组分的取值在0.6至0.8之间，包括端点值；所述过渡层为AlGaN过渡层，所述AlGaN过渡层的Al组分的取值在0.55至0.8之间，包括端点值。
5.根据权利要求1所述的背照射紫外红外双色光电探测器，其特征在于，所述n型掺杂层背向所述衬底一侧表面设置有接触电极。
6.根据权利要求1所述的背照射紫外红外双色光电探测器，其特征在于，所述衬底为纳米图形化蓝宝石衬底，所述缓冲过渡层位于所述纳米图形化蓝宝石衬底中刻蚀有纳米图形的表面。
7.根据权利要求1所述的背照射紫外红外双色光电探测器，其特征在于，所述导电层为ITO膜层或AZO膜层。
8.一种背照射紫外红外双色光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底表面设置缓冲过渡层；
在所述缓冲过渡层背向所述衬底一侧表面设置n型掺杂层；
在所述n型掺杂层背向所述衬底一侧表面设置非故意掺杂层；
在所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面刻蚀微纳尺度的柱体阵列；
在所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面设置导电层，以制成所述光电探测器；所述导电层覆盖所述柱体阵列；预设热电子可跃迁所述导电层与所述非故意掺杂层之间的肖特基势垒；
所述n型掺杂层、所述非故意掺杂层和所述导电层形成MIS结构的光电探测结构，所述非故意掺杂层作为光吸收层吸收紫外光形成光生载流子。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在衬底表面设置缓冲过渡层包括：
通过金属有机化学气相沉积工艺在所述衬底表面沿法线方向依次外延生长缓冲层、超晶格层和过渡层；
所述在所述缓冲过渡层背向所述衬底一侧表面设置n型掺杂层包括：
通过金属有机化学气相沉积工艺在所述过渡层表面沿法线方向外延生长n型掺杂层。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面刻蚀微纳尺度的柱体阵列包括：
通过标准电子束光刻工艺和电感耦合等离子体刻蚀工艺在所述非故意掺杂层背向所述衬底一侧表面刻蚀微纳尺度的柱体阵列。
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