一種InGaN基藍光探測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及探測器的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種InGaN基藍光探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]可見光通信是照明與無線光通信交叉的前沿技術(shù)，既能照明又能實現(xiàn)綠色通信，還能緩解無線通信頻譜資源短缺的困境，勢將引起照明產(chǎn)業(yè)的深刻變革。實現(xiàn)無線光電通信在大容量移動通信、國防安全、智慧城市等國家重大需求應用上的產(chǎn)業(yè)化，推進無線光通信標準化，在激烈的國際競爭中爭得話語權(quán)，搶占在國際新一代無線通信技術(shù)發(fā)展與應用中的學術(shù)和標準制高點。目前，用于可見光通信的探測器在靈敏度、響應速率及帶寬存在明顯的缺陷，作為信號接收端，傳統(tǒng)的光電探測器已經(jīng)難以滿足技術(shù)提升的需要。因此，研究具有高速接收能力的探測器對保護民族可見光通信具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]現(xiàn)有的光探測器以Si基雪崩二極管探測器為主，其發(fā)展較早、制備工藝成熟且可探測較寬波段內(nèi)的電磁波，基本滿足可見光通信領(lǐng)域技術(shù)需求。然而Si基雪崩二極管是由表面或者縱向的PIN結(jié)構(gòu)制備，其內(nèi)部電流是由非平衡載流子的積累產(chǎn)生的電荷存儲效應造成的，從本質(zhì)上就存在響應時間長的缺點；其次由于Si本身的禁帶寬度較窄，很難對藍光波段的可見光進行有效的吸收；另外Si作為半導體材料對電磁波的吸收寬度很廣，探測器識別和編譯的調(diào)制光會有很大的噪聲，為了避免這種噪聲往往需要加入一層濾波片來過濾掉長波段的電磁波。因此，迫切需要設(shè)計一種針對藍光波段的可見光探測器。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本實用新型的目的在于一種InGaN基藍光探測器，提高了探測器在藍光波段峰值的外量子效率。
[0005]本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]—種InGaN基藍光探測器，包括襯底層，所述襯底層之上依次設(shè)有AlN層、非摻雜GaN層、Si摻雜的I1-1nGaNM^述Si摻雜的n-1nGaN層的一側(cè)表面上覆蓋有1-1nGaN層，另一側(cè)表面覆蓋有第一 Au層;所述1-1nGaN層的一部分表面覆蓋有S12層，另一部分表面覆蓋有第二 Au層;所述S12層的上方設(shè)有第三Au層，所述第三Au層覆蓋第二 Au層的部分或全部表面;所述襯底層的下表面覆蓋有Ag層。
[0007]所述Ag層的厚度為I?3微米;所述襯底層的厚度為320?430微米;所述AlN層的厚度為100?200納米;所述非摻雜GaN層的厚度為I?3微米;所述Si摻雜的n-1nGaN層的厚度為I?3微米;所述1-1nGaN層的厚度為I?3微米;所述第一Au層的厚度為I?3微米;所述第二Au層的厚度為10?50納米;所述第三Au層的厚度為I?3微米;所述S12層的厚度與第二Au層的厚度相同。
[0008]所述襯底層為藍寶石、S1、LiGa03或La0.3Sr1.7AlTa06襯底。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0010](I)本實用新型采用了金屬-半導體結(jié)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)的PIN結(jié)構(gòu)，金屬和半導體界面產(chǎn)生了肖特基接觸，有效避免了電荷存儲效應，其制備的探測器響應速度快于PIN結(jié)構(gòu)。
[0011](2)本實用新型采用了 InGaN材料作為吸收材料，因為InGaN的禁帶寬度可以根據(jù)In組分的不同從0.77eV到3.42eV之間連續(xù)變化，可以對波長為362nm到1610nm的光進行有效的吸收和調(diào)制。
[0012](3)本實用新型采用含有特定In含量的InGaN材料，可以對藍光波段進行直接有效的吸收和調(diào)制，因此也不需要對探測器額外添加濾波片等裝置。
[0013](4)本實用新型提高了探測器在藍光波段峰值外量子效率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的實施例的InGaN基藍光探測器的示意圖，I是Ag層，2是藍寶石襯底層，3是AlN層，4是非摻雜GaN層層，5是Si摻雜的n-1nGaN層層，6是1-1nGaN層，7是第一Au層，8是第一_Au層，9是SiC>2層，10是第二 Au層。
[0015]圖2為本實用新型的實施例1的InGaN基藍光探測器的外量子效率圖。
[0016]圖3為本實用新型的實施例2的InGaN基藍光探測器的外量子效率圖。
[0017]圖4為本實用新型的實施例2的1-1nGaN層的XRD圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例，對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0019]實施例1
[0020]本實施例的InGaN基藍光探測器的制備方法，包括以下步驟:
[0021](I)在500°C的溫度下，使用磁控濺射或者蒸鍍的方法，在藍寶石襯底背面鍍一層厚度為I微米的銀層，作為探測器鏡子層，可將進入探測器但未被吸收的光反射回表面進行多次吸收，從而提高量子效率。
[0022](2)使用金屬有機化合物化學氣相沉積(MOCVD)的方法在藍寶石襯底正面依次在1000°C下生長厚度為100納米的氮化鋁(AlN)薄膜;在1050°C下厚度為I微米的非摻雜氮化鎵(U-GaN)層，其咐原比Ga源比例為1000;在950°C下厚度為I微米的硅(Si)摻雜電子型銦鎵氮(n-1nGaN)層，其咐原比Ga源比例為5000; 950°C下厚度為100納米厚的本征銦鎵氮(1-1nGaN)層。
[0023](3)使用掩膜版遮住1-1nGaN層的左側(cè)探測器左側(cè)，然后在500°C的溫度下，使用脈沖激光沉積(PLD)方法沉積一層厚度為10納米的第二 Au層，用以形成肖特基接觸，從而在金屬和半導體界面處形成肖特基勢皇。薄的Au層可以保證藍光有效穿過金屬層到達半導體表面。
[0024]隨后，使用掩膜版遮住已沉積的第二Au層，在800°C的溫度下，使用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法沉積同等厚度的S12層，用做絕緣保護。
[0025](4)使用掩膜版遮住第二Au層的右側(cè)，在500°C的溫度下，使用磁控濺射或蒸鍍的方法生長一層厚度為I微米的第三Au層，用作負電極。
[0026](5)使用掩膜版遮住第三Au層，在200°C左右的溫度下，使用感應耦合等離子體刻蝕(ICP)方法將探測器刻蝕至n-1nGaN層。隨后在500°C的溫度下，使用磁控濺射或蒸鍍的方法在探測器右側(cè)生長一層厚度為I微米的第一 Au層，作為正電極并形成歐姆接觸。
[0027]如圖1所示，本實施例制備的InGaN基藍光探測器包括藍寶石襯底層2，所述藍寶石襯底層2之上依次設(shè)有AlN層3、非摻雜GaN層4、Si摻雜的n-1nGaN層5;所述Si摻雜的n-1nGaN層的左側(cè)表面上覆蓋有1-1nGaN層6，右側(cè)表面覆蓋有第一Au層7;所述1-1nGaN層的一部分表面覆蓋有S12層8，另一部分表面覆蓋有第二Au層9;所述S12層8的上方設(shè)有第三Au層10，所述第三Au層10覆蓋第二 Au層9的部分或全部表面;所述襯底層的下表面覆蓋有Ag層I。
[0028]本實施例制備的InGaN基藍光探測器的外量子效率數(shù)據(jù)見圖2，由圖可知，探測器在藍光波段的外量子效率為45%。
[0029]實施例2
[0030]本實施例的InGaN基藍光探測器的制備方法，包括以下步驟:
[0031](I)在600°C的溫度下，使用磁控濺射或者蒸鍍的方法，在藍寶石襯底背面鍍一層厚度為3微米的銀層，作為探測器鏡子層，可將進入探測器但未被吸收的光反射回表面進行多次吸收，從而提高量子效率。
[0032](2)使用金屬有機化合物化學氣相沉積(MOCVD)的方法在藍寶石襯底正面依次在1100°C下生長厚度為200納米的氮化鋁(AlN)薄膜;在1150°C下厚度為3微米的非摻雜氮化鎵(U-GaN)層，其咐原比Ga源比例為2000;在1050°C下生長厚度為3微米的硅(Si)摻雜電子型銦鎵氮(n-1nGaN)層，其咐原比Ga源比例為10000;在1050°C下生長厚度為1000納米厚的本征銦鎵氮(1-1nGaN)層。
[0033](3)使用掩膜版遮住1-1nGaN層的左側(cè)探測器左側(cè)，然后在600°C的溫度下，使用脈沖激光沉積(PLD)方法沉積一層厚度為50納米的第二 Au層，用以形成肖特基接觸，從而在金屬和半導體界面處形成肖特基勢皇。薄的Au層可以保證藍光有效穿過金屬層到達半導體表面。
[0034]隨后，使用掩膜版遮住已沉積的第二Au層，在900°C的溫度下，使用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法沉積同等厚度的S12層，用做絕緣保護。
[0035](4)使用掩膜版遮住第二Au層的右側(cè)，在600°C的溫度下，使用磁控濺射或蒸鍍的方法生長一層厚度為3微米的第三Au層，用作負電極。
[0036](5)使用掩膜版遮住第三Au層，在200°C左右的溫度下，使用感應耦合等離子體刻蝕(ICP)方法將探測器刻蝕至n-1nGaN層。隨后在600°C的溫度下，使用磁控濺射或蒸鍍的方法在探測器右側(cè)生長一層厚度為3微米的第一 Au層，作為正電極并形成歐姆接觸。
[0037]本實施例制備的InGaN基藍光探測器的外量子效率數(shù)據(jù)見圖3，由圖可知，探測器在藍光波段的外量子效率為60%。
[0038]本實施例制備的1-1nGaN層的XRD圖數(shù)據(jù)見圖4，由圖可見，Θ = 33°的InGaN峰以及2Θ = 35° 的GaN峰。
[0039]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制，如，所述襯底層還可為SlLiGaOhLatL3Sr1JAlTaO6襯底或其他襯底，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種InGaN基藍光探測器，其特征在于，包括襯底層，所述襯底層之上依次設(shè)有AlN層、非摻雜GaN層、Si摻雜的n-1nGaN層;所述Si摻雜的n-1nGaN層的一側(cè)表面上覆蓋有1-1nGaN層，另一側(cè)表面覆蓋有第一 Au層;所述i_InGaN層的一部分表面覆蓋有S12層，另一部分表面覆蓋有第二 Au層;所述S12層的上方設(shè)有第三Au層，所述第三Au層覆蓋第二 Au層的部分或全部表面;所述襯底層的下表面覆蓋有Ag層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的InGaN基藍光探測器，其特征在于，所述Ag層的厚度為I?3微米;所述襯底層的厚度為320?430微米;所述AlN層的厚度為100?200納米;所述非摻雜GaN層的厚度為I?3微米;所述Si摻雜的n-1nGaN層的厚度為I?3微米;所述1-1nGaN層的厚度為I?3微米;所述第一 Au層的厚度為I?3微米;所述第二Au層的厚度為10?50納米;所述第三Au層的厚度為I?3微米;所述S12層的厚度與第二 Au層的厚度相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的InGaN基藍光探測器，其特征在于，所述襯底層為藍寶石、S1、LiGa03 或 La0.3Sr1.7AlTa06 襯底。
【專利摘要】本實用新型公開了一種InGaN基藍光探測器，包括襯底層，所述襯底層之上依次設(shè)有AlN層、非摻雜GaN層、Si摻雜的n-InGaN層；所述Si摻雜的n-InGaN層的一側(cè)表面上覆蓋有i-InGaN層，另一側(cè)表面覆蓋有第一Au層；所述i-InGaN層的一部分表面覆蓋有SiO2層，另一部分表面覆蓋有第二Au層；所述SiO2層的上方設(shè)有第三Au層，所述第三Au層覆蓋第二Au層的部分或全部表面；所述襯底層的下表面覆蓋有Ag層。本實用新型的InGaN基藍光探測器，提高了探測器在藍光波段峰值的外量子效率。
【IPC分類】H01L31/0304, H01L31/108, H01L31/101
【公開號】CN205211779
【申請?zhí)枴緾N201521004869
【發(fā)明人】李國強, 張子辰, 林志霆, 陳淑琦
【申請人】華南理工大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月4日