雙色紅外探測器材料的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙色紅外探測器材料，該雙色紅外探測器材料依次包括：InSb襯底、In1-x1Alx1Sb下電極層、In1-x1Alx1Sb吸收層、In1-x3Alx3Sb勢壘層、In1-x2Alx2Sb中電極層、In1-x2Alx2Sb吸收層和In1-x2Alx2Sb上電極層，通過該雙色紅外探測器材料有效提高雙色紅外探測器材料的分辨率，從而使采用本實(shí)用新型的雙色紅外探測器材料的雙色紅外探測器能夠?qū)煞N不同的波長范圍同時進(jìn)行探測，大大減少了環(huán)境對雙色紅外探測器的探測限制，并提高了探測效果。
【專利說明】雙色紅外探測器材料【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及材料領(lǐng)域，尤其涉及一種雙色紅外探測器材料。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外探測器由于其優(yōu)異的性能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于預(yù)警衛(wèi)星、導(dǎo)彈探測、激光雷達(dá)、通信、夜視和紅外成像等方面，但是隨著現(xiàn)有的紅外探測器的不斷發(fā)展，紅外隱身技術(shù)也在不斷提高，通過使在特定波段上目標(biāo)與環(huán)境背景具有相似的發(fā)射率，從而導(dǎo)致紅外目標(biāo)對比度的下降，難以識別。所以目前的雙色紅外探測器材料還有待進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述的分析，本實(shí)用新型旨在提供一種雙色紅外探測器材料，用以進(jìn)一步提高雙色紅外探測器材料的分辨率。
[0004]本實(shí)用新型的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]雙色紅外探測器材料依次包括=InSb襯底、IrvxlAlxlSb下電極層、IrvxlAlxlSb吸收層、Irvx3Alx3Sb勢壘層、Irvx2Alx2Sb中電極層、Irvx2Alx2Sb吸收層和Irvx2Alx2Sb上電極層；
[0006]其中，
[0007]所述IrvxlAlxlSb下電極層生長的厚度為0.5-3 μ m，η型摻雜濃度在2 X 1017-6 X IO18Cm 3cm 3 ；
[0008]所述IrvxlAlxlSb吸收層生長的厚度0.5-6 μ m，不摻雜，濃度控制在2 X IO14-SXIOiW3 ；`
[0009]所述Irvx3Alx3Sb勢壘層生長的厚度為10_200nm，P型摻雜，摻雜濃度在2X1017-6X1018cm_3 ；
[0010]所述Irvx2Alx2Sb中電極層生長的厚度為0.7-1 μ m，P型摻雜，摻雜濃度在2X1017-6X1018cm_3 ；
[0011]所述Irvx2Alx2Sb吸收層生長的厚度2_4 μ m，不摻雜，濃度控制在2 X IO14-SXIOiW3 量級；
[0012]所述Irvx2Alx2Sb上電極層生長的厚度為1-3 μ m，η型摻雜，摻雜濃度在2X1017-6X1018cm_3。
[0013]其中，X1的范圍為0.0348~0.0586，X2的范圍為0.0078~0.0225，X3的范圍為
0.1 ~0.4。
[0014]優(yōu)選地，所述雙色紅外探測器材料的生長溫度為400_450°C，Sb/(In+Al)束流比設(shè)定為1.2-10，生長速率控制在0.4-0.8 μ m/h0
[0015]本實(shí)用新型有益效果如下:
[0016]本實(shí)用新型提供的一種雙色紅外探測器材料，通過該雙色紅外探測器材料有效提高雙色紅外探測器材料的分辨率，從而使采用本實(shí)用新型的雙色紅外探測器材料的雙色紅外探測器能夠?qū)煞N不同的波長范圍同時進(jìn)行探測，大大減少了環(huán)境對雙色紅外探測器的探測限制，并提高了探測效果。
[0017]本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的一種雙色紅外探測器材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖來具體描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于闡釋本實(shí)用新型的原理。為了清楚和簡化目的，當(dāng)其可能使本實(shí)用新型的主題模糊不清時，將省略本文所描述的器件中已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)具體說明。
[0020]本實(shí)用新型實(shí)施例中的InSb為銻化銦，InAlSb為銦鋁銻。
[0021]實(shí)施例1
[0022]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種雙色紅外探測器材料的制備方法，該方法包括:
[0023]SlOl、根據(jù)響應(yīng)波長設(shè)定InAlSb中的Al組分的參數(shù)；
[0024]所述響應(yīng)波長包括中波I波段和中波2波段，所述中波I波段對應(yīng)的波長范圍為
3.4?4.0 μ m，所述中波2波段對應(yīng)的波長范圍為4.4?5.0 μ m。
[0025]S102、對InSb晶體進(jìn)行預(yù)處理，得到外延級的InSb襯底；
[0026]對InSb晶體進(jìn)行預(yù)處理,得到外延級的InSb襯底的步驟具體包括:
[0027]使用提拉法制備2inch (英寸)的InSb晶體，對InSb晶體定向切制(001)晶面的InSb晶片；
[0028]InSb (001)晶片經(jīng)過粗磨后,進(jìn)行割圓倒角，制備2inch的InSb襯底；
[0029]InSb襯底經(jīng)過雙面磨拋、Sb面精磨后，再經(jīng)CP4處理1_10分鐘，并用去離子沖洗干凈，最后用干燥氮?dú)獯蹈桑苽涑伤鐾庋蛹壍腎nSb襯底。
[0030]所述CP4的體積配比為:HNO3:HF:CH3COOH:去離子水=2:1:1: (5?20)。
[0031]S103、將所述外延級的InSb襯底裝入分子束外延系統(tǒng)的緩沖室內(nèi)進(jìn)行除氣處理，所述除氣處理的溫度為300°C，除氣時間為40-90min。
[0032]S104、將除氣處理后的InSb襯底轉(zhuǎn)入生長室去除氧化層，去除氧化層的溫度為450-500°C左右，去除時間為30-60min。
[0033]去除氧化層的過程中，當(dāng)襯底超過400°C后，通入Sb保護(hù)束流，Sb保護(hù)束流大小在IO-6Torr量級，并通過高能電子衍射儀對去除氧化的效果進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。
[0034]S105、根據(jù)設(shè)定的InAlSb中的Al組分的參數(shù)，在外延級的InSb襯底上依次進(jìn)行InAlSb的下電極層、吸收層、勢壘層、中電極層、吸收層、上電極層的生長，其中，生長溫度為400-450°C, Sb/(In+Al)束流比設(shè)定為1.2-10，即V/III束流比設(shè)定為1.2-10，生長速率控制在 0.4-0.8 μ m/h0
[0035]根據(jù)響應(yīng)波長設(shè)定InAlSb中的Al組分的參數(shù)，并在外延級的InSb襯底上依次進(jìn)行InAlSb的下電極層、吸收層、勢壘層、中電極層、吸收層、上電極層生長的步驟包括如下:[0036]設(shè)InAlSb的公式為IrvxAlxSb,在外延級的InSb襯底上生長一層0.1~0.5 μ m厚的緩沖層InSb ；
[0037]在緩沖層InSb進(jìn)行所述中波I波段對應(yīng)的膜層生長，所述中波I波段對應(yīng)的膜層包括IrvxlAlxlSb下電極層和IrvxlAlxlSb吸收層；
[0038]所述中波I波段對應(yīng)的膜層生長完后，進(jìn)行Irvx3Alx3Sb勢壘層生長；
[0039]最后進(jìn)行所述中波2波段對應(yīng)的膜層生長，所述中波2波段對應(yīng)的膜層包括In1-X2Alx2Sb中電極層、Irvx2Alx2Sb吸收層和Irvx2Alx2Sb上電極層；
[0040]根據(jù)EgInl_xAlxSb=EgInSbX (l+10x)和 Eg=L 24/ λ c,計算出 In1^xAlxSb 在 InSb 探測器的工作溫度為80K對應(yīng)禁帶寬度Eglnsb=0.23eV時，X1的范圍為0.0348~0.0586, X2的范圍為0.0078~0.0225，X3的范圍為0.1~0.4。
[0041]其中，
[0042]所述IrvxlAlxlSb下電極層生長的厚度為0.5_3 μ m，η型摻雜濃度在2 X 1017-6 X IO18Cm 3cm 3 ；
[0043]所述IrvxlAlxlSb吸收層生長的厚度0.5-6 μ m，不摻雜，濃度控制在2 X IO14-SXIOiW3 ；
[0044]所述Irvx3Alx3Sb勢壘層生長的厚度為10_200nm，P型摻雜，摻雜濃度在2X1017-6X1018cm_3 ；
[0045]所述Irvx2Alx2Sb中電極層生長的厚度為0.7_1 μ m，P型摻雜，摻雜濃度在2X1017-6X1018cm_3 ；`
[0046]所述Irvx2Alx2Sb吸收層生長的厚度2-4 μ m，不摻雜，濃度控制在2 X IO14-SXIOiW3 量級；
[0047]所述Irvx2Alx2Sb上電極層生長的厚度為1-3 μ m，η型摻雜，摻雜濃度在2X1017-6X1018cm_3。
[0048]雙色紅外探測器材料各層的位置關(guān)系如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種雙色紅外探測器材料的制備方法，通過根據(jù)響應(yīng)波長來設(shè)定InAlSb中的Al組分的參數(shù)，提高雙色紅外探測器材料的分辨率，從而使本實(shí)用新型實(shí)施例中的雙色紅外探測器材料能夠?qū)崿F(xiàn)對兩種不同的波長范圍同時進(jìn)行探測，大大減少了環(huán)境對雙色紅外探測器的探測限制，并提聞了探測效果。
[0049]實(shí)施例2
[0050]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種雙色紅外探測器材料，如圖1所示，該雙色紅外探測器材料為根據(jù)上述任一種方法得到的雙色紅外探測器材料，所述雙色紅外探測器材料依次包括=InSb襯底、IrvxlAlxlSb下電極層、IrvxlAlxlSb吸收層、Irvx3Alx3Sb勢壘層、In1-X2Alx2Sb中電極層、Irvx2Alx2Sb吸收層和Irvx2Alx2Sb上電極層；
[0051]其中，
[0052]所述IrvxlAlxlSb下電極層生長的厚度為0.5_3 μ m，η型摻雜濃度在2 X 1017-6 X IO18Cm 3cm 3 ；
[0053]所述IrvxlAlxlSb吸收層生長的厚度0.5_6 μ m，不摻雜，濃度控制在2 X IO14-SXIOiW3 ；
[0054]所述Irvx3Alx3Sb勢壘層生長的厚度為10_200nm，P型摻雜，摻雜濃度在2X1017-6X1018cm_3 ；
[0055]所述Irvx2Alx2Sb中電極層生長的厚度為0.7_1 μ m，P型摻雜，摻雜濃度在2X1017-6X1018cm_3 ；
[0056]所述Irvx2Alx2Sb吸收層生長的厚度2_4 μ m，不摻雜，濃度控制在2 X IO14-SXIOiW3 量級；
[0057]所述Irvx2Alx2Sb上電極層生長的厚度為1_3 μ m，η型摻雜，摻雜濃度在2X1017-6X1018cm_3。
[0058]根據(jù)EgInl_xAlxSb=EgInSbX (l+10x)和 Eg=L 24/ λ c,計算出 In1^xAlxSb 在 InSb 探測器的工作溫度為80K對應(yīng)禁帶寬度Eglnsb=0.23eV時，X1的范圍為0.0348~0.0586, X2的范圍為0.0078~0.0225，X3的范圍為0.1~0.4。
[0059]綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種雙色紅外探測器材料，通過該雙色紅外探測器材料有效提高雙色紅外探測器材料的分辨率，從而使采用本實(shí)用新型的雙色紅外探測器材料的雙色紅外探測器能夠?qū)煞N不同的波長范圍同時進(jìn)行探測，大大減少了環(huán)境對雙色紅外探測器的探測限制，并提高了探測效果。
[0060]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn) 。
【權(quán)利要求】
1.一種雙色紅外探測器材料，其特征在于，雙色紅外探測器材料依次包括=InSb襯底、IrvxlAlxlSb 下電極層、IrvxlAlxlSb 吸收層、Irvx3Alx3Sb 勢魚層、Irvx2Alx2Sb 中電極層、In1-X2Alx2Sb吸收層和Irvx2Alx2Sb上電極層，其中所述IrvxlAlxlSb下電極層生長的厚度為0.5-3 μ m,所述IrvxlAlxlSb吸收層生長的厚度0.5-6 μ m,所述Irvx3Alx3Sb勢壘層生長的厚度為10-200nm，所述Irvx2Alx2Sb中電極層生長的厚度為0.7-1 μ m,所述Irvx2Alx2Sb吸收層生長的厚度2-4 μ m，所述Irvx2Alx2Sb上電極層生長的厚度為1-3 μ m，其中，X1的范圍為0.0348 ?0.0586，X2 的范圍為 0.0078 ?0.0225，X3 的范圍為 0.1 ?0.4。
【文檔編號】H01L31/11GK203386767SQ201320195127
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月17日
【發(fā)明者】劉銘, 鞏鋒, 程鵬, 王經(jīng)緯, 邢偉榮 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所