CN2405204Y - 一种带微光锥的光伏探测器列阵 - Google Patents

Abstract

一种带微光锥的光伏探测器列阵,包括衬底,与衬底牢固结合的碲镉汞外延薄膜材料制成的pn结,位于pn结间与pn结相连的V型槽。V型槽内镀有反射膜,构成一个光锥,当光辐射从探测器背面入射时,光锥将光辐射会聚到光伏探测器的pn结上,光锥既有效地隔离光和电的串音,又相当于增加了光敏元的面积,这样探测器的填充因子近似100%。

Description

一种带微光锥的光伏探测器列阵

本实用新型涉及光电探测器中的一种光伏探测器列阵，特别是带微光锥的光伏探测器列阵。

光伏探测器列阵在制备时一般采用选择性离子注入掺杂的平面结，为了避免相连的探测器之间光和电的串音，彼此间的间隔不宜太小，这样探测器的填充因子(光敏元面积/光敏元面积+光敏元之间的间隔面积)很难做大，列阵的规模也受到了限制。

本实用新型的目的是提供一种既能有效隔离相连探测器之间光和电的串音，又能将间隔区的入射光会聚到光伏探测器的pn结上，使探测器的填充因子做到近似100％。

本实用新型的目的是这样实现的，光伏探测器列阵包括衬底1，与衬底1牢固结合的外延薄膜材料p型层2和n型层3构成的pn结4，位于pn结4间并与pn结相连的V型槽5，在n型层3上置有与n型层3电导通的铬、金层金属电极6，金属电极6上形成的铟柱7。所说的衬底1为半导体材料，如砷化镓或碲锌镉；所说的pn结4为可以探测波长为3～20μm的p型碲镉汞和硼注入的n型碲镉汞外延薄膜材料；所说的V型槽内侧表面淀积有碲化镉和硫化锌的复合膜8，复合膜8上镀有铬和金的反射膜9，构成一个光锥用以反射入射的红外辐射。见图1。

本实用新型是采取光伏探测器之间带光锥，当光辐射从探测器背面入射时，光锥将入射光会聚到光伏探测器的pn结上，这样光锥既有效地隔离光和电的串音，又相当于增加了光敏元的面积，探测器的填充因子可近似达100％。

本实用新型有如下优点：

1.可以在非常小的间隔内将探测器有效地隔离，能够制备大规模的列阵；

2.由于光锥效应，探测器的填充因子可以做到近100％；

3.对于相同的材料，探测器的优质参数R₀A是恒定的，R₀为探测器在零偏压下的阻抗，A为探测器结面积，利用光锥效应可以在保证光的敏感面积不变，而减少探测器pn结面积A，这样可以提高探测器的阻抗R₀，提高信号读出效率。

下面结合附图对本实用新型实施作详细说明：

图1为本实用新型的截面结构示意图。

图2～5为本实用新型的实施过程示意图。

本实用新型采用碲锌镉为衬底1，与衬底1牢固结合的p型碲镉汞外延薄膜材料2，碲镉汞薄膜材料通过改变其化学成分配比，可以探测波长为3～20μm的红外辐射，薄膜材料厚度为10～15μm，表面经溴和甲醇溶液腐蚀后，立即沉积一层厚度为700～1200A的硫化锌薄膜10。然后进行硼离子11注入，在其表面形成n型层3，见图2。

采用光刻掩膜12将所需要的pn结区保护起来，用离子束13蚀刻，每次刻去2μm左右，见图3，这样的步骤进行4～5次，每次逐步缩小掩膜面积，pn结面积也随之减小，最后一次，用溴和氢溴酸溶液腐蚀，去除离子刻蚀引起的损伤，这样在每个pn结之间就形成了近似的“V”型槽。

然后采用磁控溅射的方法，在pn结及V型槽表面淀积碲化镉和硫化锌的复合膜8，碲化镉为1000～1500A，硫化锌为2000～3000A，复合膜8既对pn结表面钝化，又起电隔离作用。注意在淀积薄膜时，要有一定的淀积角度，同时工件台要旋转，确保V型槽内的薄膜均匀致密。见图4。

将pn结区用光刻掩膜保护，在V型槽内蒸镀金属铬和金反射膜9，用以反射入射红外辐射，在镀膜时同样要有一定的淀积角度，同时工件台要旋转，见图5。

将V型槽用光刻掩膜保护，在pn结上露出一小孔，用盐酸腐蚀硫化锌，用溴和氢溴酸溶液腐蚀碲化镉，然后溅射铬和金形成金属电极6，再在其上生长铟柱7，铟柱7的高度必须大于10μm，以便与读出电路互连。见图1。这样一个完整的带微光锥的碲镉汞光伏探测器列阵制备完成。

Claims (3)

1.一种带微光锥的光伏探测器列阵，包括衬底(1)，与衬底(1)牢固结合的外延薄膜材料p型层(2)和n型层(3)构成的pn结(4)，与n型层(3)电导通的金属电极(6)和其上形成的铟柱(7)；

其特征在于：

位于pn结(4)间，置有与pn结(4)相连的V型槽(5)，所说的V型槽(5)内侧表面淀积有碲化镉和硫化锌的复合膜(8)，复合膜(8)上镀有铬和金的反射膜(9)。

2.根据权利要求1所述的一种带微光锥的光伏探测器列阵，所说的衬底(1)为半导体材料，如砷化镓或碲锌镉。

3.根据权利要求1所述的一种带微光锥的光伏探测器列阵，所说的pn结(4)和与pn结(4)相连的V型槽(5)为对红外辐射敏感的碲镉汞半导体材料。

Images