約為200nm，其濃度在2 X115Cnf3到5X 115Cnf3之間，屬于PN結(jié)低濃度的一端，耗盡區(qū)更多地向此端擴(kuò)展，利于光生載流子更快地發(fā)生雪崩倍增;N+摻雜硅2和P型摻雜硅4形成的PN結(jié)在外加高壓電場(chǎng)的作用下，由吸收區(qū)產(chǎn)生的光生載流子(主要是電子)引發(fā)雪崩倍增，該硅基PN結(jié)能夠在遠(yuǎn)低于AlGaN作為雪崩區(qū)制作的雪崩探測(cè)器的擊穿電壓下即可產(chǎn)生雪崩倍增，實(shí)現(xiàn)低偏置應(yīng)用，此外，還能通過(guò)調(diào)節(jié)P型摻雜硅4的厚度和濃度實(shí)現(xiàn)偏置電壓的調(diào)整。
[0021]所述的在P型摻雜硅4上生長(zhǎng)AlN緩沖層5，其厚度為10?30nm，通過(guò)脈沖激光沉積工藝形成，緩沖層用于降低材料生長(zhǎng)時(shí)的缺陷、應(yīng)力和錯(cuò)位，使外延層具有良好的性能。
[0022]所述的在AlN緩沖層5上生長(zhǎng)GaN成核層6，通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積而成，其厚度為3?10nm。
[0023]所述的在GaN成核層6上外延生長(zhǎng)本征1-AlyGa1-yN 7，厚度為120nm?240nm，其中O〈7〈1，通過(guò)改變41的組分用于調(diào)控吸收紫外光的波段，若要實(shí)現(xiàn)紫外波長(zhǎng)入〈28011111的日盲型探測(cè)，則需要將Al在本征1-AlyGa1-yN中的組分調(diào)高。
[0024]所述的在本征1-AlyGa1-yN 7上外延生長(zhǎng)P型摻雜的P-AlxGa1-XN 8，厚度為50?150nm，其空穴濃度為2 X 1017cm—3?4 X 1018cm—3，其中0〈x〈y〈l，低Al組分的P-AlxGapxN可以在本征1-AlyGa1-yN 7上表面引入負(fù)極化電荷，產(chǎn)生一個(gè)向上的內(nèi)建電場(chǎng)，使紫外光激發(fā)的光生電子-空穴對(duì)更快地相互分離，提升帶寬，光生電子向下迅速漂移到達(dá)硅基PN結(jié)雪崩區(qū)，光生空穴向上漂移被P型歐姆電極9收集。
[0025]所述的N型歐姆電極3為T(mén)i/Al/Ni/Au合金電極，所述的P型歐姆電極9為Ni/Au合金電極。
[0026]實(shí)施例二
[0027]如圖3所示為一種紫外雪崩光電探測(cè)器，其由下至上包括:硅襯底1、N+摻雜硅2、本E1-Si 4、P型摻雜硅P-Si 5、A1N緩沖層6、GaN成核層7、本征1-AlyGai—yN 8、P型摻雜P-AlxGa1-XN9、P型歐姆電極10以及N型歐姆電極3，其中本征1-AlyGai—yN 8和P型摻雜P-AlxGa1-χΝ 9作為吸收層對(duì)紫外光進(jìn)行吸收，P型摻雜硅P-Si 5、本征1-Si 4和N+摻雜硅2組成PIN結(jié)構(gòu)，作為硅基雪崩區(qū)通過(guò)光生載流子(主要是電子)產(chǎn)生雪崩倍增，由此實(shí)現(xiàn)AlGaN吸收區(qū)和硅基倍增區(qū)的分離。
[0028]器件結(jié)構(gòu)中，從硅襯底I向上，從所述的N+摻雜硅2厚度大約為Ιμπι，濃度至少為IX1019cm—3，屬于PN結(jié)高濃度的一端；所述的本征1-Si 4厚度約為I 1nm，摻雜濃度低于6 X1015cm—3 ；所述的P型摻雜硅P-Si 4厚度為60nm，摻雜濃度約為2 X 1018cm—3?4 X 1018cm—3之間，上述三者組成的PIN結(jié)構(gòu)的雪崩區(qū)在外加高壓電場(chǎng)的作用下，由吸收區(qū)產(chǎn)生的光生載流子(主要是電子)引發(fā)雪崩倍增，該硅基PIN結(jié)構(gòu)能夠在遠(yuǎn)低于AlGaN作為雪崩區(qū)制作的雪崩探測(cè)器的擊穿電壓下即可產(chǎn)生雪崩倍增，實(shí)現(xiàn)低偏置應(yīng)用，此外，還能通過(guò)改變PIN結(jié)構(gòu)中本征1-Si 4的摻雜濃度和厚度實(shí)現(xiàn)偏置電壓的調(diào)整。
[0029]所述的在P型摻雜硅P-Si 5上生長(zhǎng)AlN緩沖層6，其厚度為10?30nm，通過(guò)脈沖激光沉積工藝形成，緩沖層用于降低材料生長(zhǎng)時(shí)缺陷、應(yīng)力和錯(cuò)位，使外延層具有良好的性能。
[0030]所述的在AlN緩沖層6上生長(zhǎng)GaN成核層7，通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積而成，其厚度為3?10nm。
[0031]所述的在GaN成核層7上外延生長(zhǎng)本征1-AlyGa1-yN 8，厚度為120nm?240nm，其中O〈7〈1，通過(guò)改變41的組分用于調(diào)控吸收紫外光的波段，若要實(shí)現(xiàn)紫外波長(zhǎng)入〈28011111的日盲型探測(cè)，則需要將Al在本征1-AlyGa1-yN中的組分調(diào)高。
[0032]所述的在本征1-AlyGa1-yN 8上外延生長(zhǎng)P型摻雜的P-AlxGa1-XN 9，厚度為50?150nm，其空穴濃度為2 X 1017cm—3?4 X 1018cm—3，其中0〈x〈y〈l，低Al組分的P-AlxGapxN 9可以在本征1-AlyGa1-yN 8上表面引入負(fù)極化電荷，產(chǎn)生一個(gè)向上的內(nèi)建電場(chǎng)，使紫外光激發(fā)的光生電子-空穴對(duì)更快地相互分離，光生電子向下迅速漂移到達(dá)硅基PN結(jié)雪崩區(qū)，光生空穴向上漂移被P型歐姆電極10收集。
[0033]所述的N型歐姆電極3為T(mén)i/Al/Ni/Au合金電極，所述的P型歐姆電極10為Ni/Au合金電極。
[0034]以上所述只是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不能以此來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的任何非實(shí)質(zhì)性的變化及替換均屬于本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種紫外雪崩光電探測(cè)器，該探測(cè)器其結(jié)構(gòu)從下到上依次為:硅襯底、雪崩層、緩沖層、成核層、吸收層，其特征在于雪崩層為硅基雪崩層。2.如權(quán)利要求1所述的一種紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于所述的硅基雪崩區(qū)為通過(guò)硅材料P型摻雜和N型摻雜形成耗盡區(qū)制作而成，結(jié)構(gòu)為硅基制作的雪崩結(jié)構(gòu)，通過(guò)P型區(qū)和N型區(qū)的摻雜濃度和厚度來(lái)調(diào)整雪崩擊穿電壓的大小。3.如權(quán)利要求1所述的一種紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于所述的緩沖層為通過(guò)脈沖激光沉積工藝形成的AlN緩沖層，其厚度為10?30nm。4.如權(quán)利要求1所述的一種紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于所述的在AlN緩沖層上通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積生長(zhǎng)GaN成核層，其厚度為3?10nm。5.如權(quán)利要求1所述的一種紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于所述的在GaN成核層上外延生長(zhǎng)AlGaN吸收層，該吸收層分為上、下兩層，下層為本征1-AlyGa1-yN吸收層，其厚度為120nm?240nm，其中0〈y〈l，通過(guò)改變Al的組分用于調(diào)控吸收紫外光的波段;上層是P型摻雜的P-AlxGa1-XN，厚度為50 ?150nm，0〈x〈y〈l。
【專(zhuān)利摘要】一種紫外雪崩光電探測(cè)器自下而上包括硅襯底1、硅基雪崩層2、緩沖層3、成核層4、吸收層5。本發(fā)明不同于常規(guī)AlGaN材料在藍(lán)寶石或者SiC襯底生長(zhǎng)而是采用在硅基上通過(guò)緩沖層和成核層生長(zhǎng)而成，其中，AlGaN材料作為吸收層有效地提高了對(duì)紫外光波段的響應(yīng)，硅襯底成本低、單晶尺寸大且質(zhì)量高，具有低的暗電流和噪聲，雪崩層也由硅材料制作而成，具有低的雪崩擊穿電壓。紫外光正入射進(jìn)入AlGaN，激發(fā)光生電子-空穴對(duì)，在外加電場(chǎng)的作用下單一載流子(電子)進(jìn)入硅基雪崩層觸發(fā)雪崩增益，實(shí)現(xiàn)吸收區(qū)和雪崩區(qū)分離，具有低的雪崩擊穿電壓、高增益、低噪聲和高帶寬，具有廣泛的應(yīng)用范圍。
【IPC分類(lèi)】H01L31/107, H01L31/0304
【公開(kāi)號(hào)】CN105655437
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張有潤(rùn), 袁福潤(rùn), 劉影, 章志海, 張波
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日...