一種非對(duì)稱溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光子探測(cè)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非對(duì)稱溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光子探測(cè)器，所述光子探測(cè)器基于源漏溝道結(jié)構(gòu)，且源漏溝道為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述源漏溝道的導(dǎo)電率由源漏電壓進(jìn)行自調(diào)控，光探測(cè)的敏感區(qū)域位于源漏溝道的中心。所述光子探測(cè)器的外延結(jié)構(gòu)自襯底向上包括二維電子氣形成層或二維電子空穴形成層、光吸收層、量子點(diǎn)電荷限制層和表面蓋層，所述二維電子氣形成層包括異質(zhì)結(jié)和摻雜層。器件高靈敏度光傳感功能在于：源漏之間幾十到百納米量級(jí)的導(dǎo)電通道的寬度將受到源漏電壓的自身調(diào)控，二維電子氣的臨近位置的量子點(diǎn)在有光入射的情況下將限制單個(gè)的電荷，這將極大改變納米溝道的開關(guān)狀態(tài)，形成溝道電導(dǎo)的巨大變化，從而完成高靈敏度光探測(cè)。
【專利說明】一種非對(duì)稱溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光子探測(cè)器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高靈敏度光探測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種非對(duì)稱溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光探測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0002]弱光探測(cè)的應(yīng)用范圍十分廣泛，如高分辨光譜測(cè)量、非破壞性物質(zhì)分析、大氣污染測(cè)控、生物化學(xué)發(fā)光、放射探測(cè)、天文觀測(cè)、光時(shí)域反射等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域?qū)μ綔y(cè)器的靈敏度提出了越來越高的要求，單光子的探測(cè)將是最終極的探測(cè)目標(biāo)。
[0003]傳統(tǒng)的光探測(cè)一般采用半導(dǎo)體PIN器件，器件由重?fù)降腜和N做歐姆接觸，中間的本征層做吸收區(qū)，電子空穴對(duì)在耗盡的吸收區(qū)產(chǎn)生分離，各自被電場(chǎng)掃出，在PN兩極以電流的方式輸出信號(hào)。PIN器件的特點(diǎn)是一個(gè)光子最多產(chǎn)生一個(gè)電子，器件的信號(hào)電流的大小正比于入射的光功率。器件的優(yōu)點(diǎn)是暗電流較小，缺點(diǎn)是信號(hào)沒有增益，探測(cè)靈敏度受限。APD器件具有內(nèi)部的載流子倍增增益，但需要很大的工作電壓同時(shí)增加了噪聲。窄溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)的新型探測(cè)器基于載流子對(duì)溝道電導(dǎo)的巨大改變，從而獲得對(duì)微弱信號(hào)甚至單光子的探測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種可以進(jìn)行弱光探測(cè)的器件結(jié)構(gòu)，以解決普通探測(cè)器探測(cè)靈敏度較低的問題，達(dá)到fW光甚至單光子的高靈敏度探測(cè)。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明`提出一種非對(duì)稱溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光子探測(cè)器。
[0008]本發(fā)明公開的所述光子探測(cè)器基于源漏溝道結(jié)構(gòu)，且源漏溝道為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述源漏溝道的導(dǎo)電率由源漏電壓進(jìn)行自調(diào)控，光探測(cè)的敏感區(qū)域位于源漏溝道的中心。
[0009]所述源漏溝道與外部自由空間之間以百納米刻蝕槽隔離，源漏溝道具有單向電流導(dǎo)通性。
[0010]所述光子探測(cè)器的外延結(jié)構(gòu)自襯底向上包括二維電子氣形成層或二維電子空穴形成層、光吸收層、量子點(diǎn)電荷限制層和表面蓋層，所述二維電子氣形成層包括異質(zhì)結(jié)和摻雜層。
[0011](三)有益效果
[0012]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0013]本發(fā)明提供的非對(duì)稱納米溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)高靈敏度光探測(cè)的器件結(jié)構(gòu)，通過對(duì)導(dǎo)電溝道耗盡狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化控制從而進(jìn)行更有效弱光探測(cè)，同時(shí)避免一般量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)探測(cè)器溝道上金屬柵對(duì)入射光信號(hào)的吸收和衰減，提高器件的量子效率。
[0014]本發(fā)明提供的非對(duì)稱納米溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)高靈敏度光探測(cè)的器件結(jié)構(gòu)，通過量子點(diǎn)完成對(duì)光生載流子的限制，提高光生載流子的壽命，從而提高了單個(gè)光子產(chǎn)生的光電導(dǎo)增益，提高了光子探測(cè)的靈敏度。
[0015]本發(fā)明提供的非對(duì)稱納米溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)高靈敏度光探測(cè)的器件結(jié)構(gòu)中采用了量子點(diǎn)完成對(duì)光生載流子的限制和光電導(dǎo)增益，其中自組織量子點(diǎn)可以采用局域化束縛能很聞的結(jié)構(gòu)，提聞?shì)d流子在其中的壽命，在聞溫下完成單電荷的局域化，提供室溫下單光子探測(cè)的可能方案。
[0016]本發(fā)明提供的非對(duì)稱納米溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)高靈敏度光探測(cè)的器件結(jié)構(gòu)是一種易于平面集成的器件結(jié)構(gòu)，有利于器件的二維平面集成，提供高靈敏度成像的方案，在熒光成像、深空探測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中非對(duì)稱溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光子探測(cè)器的器件表面結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中非對(duì)稱溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光子探測(cè)器的溝道截面圖和光探測(cè)原理圖。
[0019]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中非對(duì)稱溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光子探測(cè)器的外延結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中非對(duì)稱溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光子探測(cè)器的非對(duì)稱源漏溝道的源漏電流隨電壓變化的模擬結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]圖1是依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施的一種非對(duì)稱納米溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光探測(cè)器的表面結(jié)構(gòu)圖。如圖1所述，其為源漏電壓OV下的表面結(jié)構(gòu)。所述光子探測(cè)器基于源漏溝道結(jié)構(gòu)，且源漏溝道為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述源漏溝道的導(dǎo)電率由源漏電壓進(jìn)行自調(diào)控，光探測(cè)的敏感區(qū)域位于源漏溝道的中心。所述光探測(cè)器器件兩端為源漏電極，中間為源漏溝道，源漏溝道與外部自由空間之間以百納米刻蝕槽隔離，源漏溝道具有單向電流導(dǎo)通性。所述刻蝕槽為2個(gè)L形溝槽，只有L溝槽中間很窄的區(qū)域是載流子可以穿越的區(qū)域，稱之為源漏溝道。溝道中間區(qū)域?yàn)楣饷舾袇^(qū)域。此實(shí)施例中，二維電子氣沒有完全耗盡，還保留了一個(gè)很窄的源漏溝道，其為導(dǎo)電溝道。當(dāng)漏源之間施加正電壓的情況下，此實(shí)施例中溝道的耗盡層在漏源電壓下變薄，溝道寬度變大，電子從源到漏通過溝道，形成溝道電流。當(dāng)漏源之間施加負(fù)電壓的情況下，此實(shí)施例中溝道的耗盡層在漏源電壓下變厚，溝道寬度變小甚至完全耗盡，電子無法從源到漏通過溝道。所以源漏之間的溝道有效寬度受到源漏電壓的控制，沒有額外的柵，形成自柵控源漏溝道。所述刻蝕槽的側(cè)壁垂直，槽內(nèi)表面具有鈍化的介質(zhì)，源漏溝道外的區(qū)域與漏極擁有相同的勢(shì)能，使得在正常工作狀態(tài)下漏極與源漏溝道之間存在一定的電勢(shì)差。源漏溝道的長(zhǎng)度在百納米到幾個(gè)微米量級(jí)，寬度為幾十到幾百納米量級(jí)，長(zhǎng)度和寬度的組合使得源漏微分電導(dǎo)處于最大的狀態(tài)，亦即溝道電流處于易于受到外界電場(chǎng)改變的臨界狀態(tài)。
[0023]圖2示出了本發(fā)明提出的非對(duì)稱納米溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光子探測(cè)器。如圖2所示，該光探測(cè)器包括器件外延結(jié)構(gòu)以及主體結(jié)構(gòu)，其中所述器件的外延結(jié)構(gòu)自襯底向上有形成的二維電子氣形成層、光吸收層、量子點(diǎn)電荷限制層和表面蓋層；所述二維電子氣形成層包括異質(zhì)結(jié)和摻雜層；所述主體結(jié)構(gòu)為在所述外延結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，以半導(dǎo)體工藝構(gòu)建的一個(gè)以非對(duì)稱溝道連接的源漏器件主體結(jié)構(gòu)，光探測(cè)的敏感區(qū)域位于所述非對(duì)稱溝道的中心。器件高靈敏度光傳感功能在于:源漏之間幾十到百納米量級(jí)的導(dǎo)電通道的寬度將受到源漏電壓的自身調(diào)控，二維電子氣的臨近位置的量子點(diǎn)在有光入射的情況下將限制單個(gè)的電荷，這將極大改變納米溝道的開關(guān)狀態(tài)，形成溝道電導(dǎo)的巨大變化，從而完成高靈敏度光探測(cè)。
[0024]二維電子/空穴氣在零工作電壓的狀態(tài)下為完全耗盡或者非耗盡狀態(tài)，并且耗盡狀態(tài)可以被源漏電壓調(diào)控。所述二維電子氣/空穴氣在零工作電壓的狀態(tài)下為臨界狀態(tài)，當(dāng)光生空穴被限制量子點(diǎn)并屏蔽外在和內(nèi)在電場(chǎng)時(shí)，改變二維電子氣/空穴氣的載流子密度和導(dǎo)電溝道電導(dǎo)，產(chǎn)生光電導(dǎo)增益，此時(shí)器件可以二工作在微小的工作電壓下。所述源漏溝道與所述刻蝕槽的刻蝕深度在所述二維電子/空穴氣之下，形成獨(dú)立的非對(duì)稱導(dǎo)電溝道。
[0025]本發(fā)明中給出了兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，第一優(yōu)選實(shí)施例為以GaAs為襯底的可見近紅外波段探測(cè)器，第二優(yōu)選實(shí)施例為以InP為襯底的近紅外波段探測(cè)器。
[0026]根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明提出了一種非對(duì)稱納米溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光探測(cè)器件結(jié)構(gòu)，外延結(jié)構(gòu)自GaAs襯底向上依次為:
[0027](I) 二維電子/空穴氣形成層，包括異質(zhì)結(jié)界面和摻雜層，對(duì)于異質(zhì)結(jié)可以是GaAs/AlGaAs材料，或者是InGaAs/AlGaAs，δ摻雜位于寬禁帶的AlGaAs層，自由電子來源于AlGaAs層中的Si δ摻雜，或者自由空穴來源于AlGaAs層中的P型δ摻雜；根據(jù)摻雜濃度不同δ摻雜距離異質(zhì)結(jié)界面的距離為IOnm?50nm ；
[0028](2)光吸收層，材料為GaAs基GaAs或者InGaAs材料；
[0029](3)量子點(diǎn)電荷限制層，根據(jù)載流子在量子點(diǎn)中的壽命不同，量子點(diǎn)材料可選InAs/AlGaAs, InAs/InGaAs, GaAs/AlGaAs, GaSb/GaAs, InGaSb/GaAs, AlSb/GaAs 等；
[0030](4)表面層，一般為IOOnm?300nm的AlGaAs肖特基層，和表面GaAs蓋層。
[0031]器件結(jié)構(gòu)是以此外延結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以半導(dǎo)體刻蝕工藝刻蝕出幾個(gè)微米寬的溝道，然后在此溝道上刻蝕出兩個(gè)L溝槽進(jìn)行修飾，形成源漏之間具有非對(duì)稱載流子溝道的器件主體結(jié)構(gòu)，刻蝕深度以大于從表面層到二維電子/空穴氣導(dǎo)電層的距離為準(zhǔn)。
[0032]根據(jù)第二優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明提出了一種非對(duì)稱納米溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光探測(cè)器件結(jié)構(gòu)，外延結(jié)構(gòu)自InP襯底向上依次為:
[0033](I)形成的二維電子/空穴氣的異質(zhì)結(jié)界面和摻雜層，對(duì)于異質(zhì)結(jié)可以是InGaAs/InAlAs材料，自由空穴來源于InAlAs層中的N型或P型δ摻雜；δ摻雜位于寬禁帶的InAlAs層，根據(jù)摻雜濃度不同δ摻雜距離異質(zhì)結(jié)界面的距離為IOnm?50nm ；
[0034](2)光吸收層，材料為InGaAs或者InGaAsP材料；
[0035](3)量子點(diǎn)電荷限制層，根據(jù)載流子在量子點(diǎn)中的壽命不同，材料可選InAs/InP (InAs/InGaAs(P), InAs/InAlAs,GaSb/InGaAs)等；
[0036](4)表面層，一般為IOOnm?300nm的InAlAs肖特基層，和InGaAs表面蓋層。
[0037]器件結(jié)構(gòu)是以此外延結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以半導(dǎo)體刻蝕工藝刻蝕出幾個(gè)微米寬的溝道，然后在此之上刻蝕出兩個(gè)非對(duì)稱L溝槽進(jìn)行修飾，溝槽之間的載流子為連接源漏的載流子溝道，形成器件主體結(jié)構(gòu)，刻蝕深度以大于從表面到二維電子/空穴氣導(dǎo)電層的距離為準(zhǔn)。
[0038]器件高靈敏度光傳感功能在于:源漏之間幾十到百納米量級(jí)的導(dǎo)電通道的寬度將受到源漏電壓的自身調(diào)控，在有光入射的情況下，溝道中吸收區(qū)吸收光子產(chǎn)生電子空穴對(duì)，電子和空穴在內(nèi)建或者外加電場(chǎng)下分離，量子點(diǎn)將限制單個(gè)的光生載流子，從而改變耗盡電場(chǎng)或者通過靜電引力改變納米溝道的開關(guān)狀態(tài)，形成溝道電導(dǎo)的巨大變化，從而完成高靈敏度光探測(cè)。
[0039]圖3示出了本發(fā)明中GaAs基非對(duì)稱納米溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光探測(cè)器的具體生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該方法包括:
[0040]首先，根據(jù)模擬優(yōu)化的器件結(jié)構(gòu)，采用MBE的方法完成器件外延生長(zhǎng)，以GaAs基器件為例，該器件外延生長(zhǎng)包括在GaAs襯底上自底向上依次生長(zhǎng):第一勢(shì)壘層、重?fù)诫s層、第二勢(shì)壘層、吸收層、量子點(diǎn)層、第三勢(shì)壘層和帽層。其中，所述襯底為砷化鎵襯底；所述緩沖層是厚度為300nm的砷化鎵；所述第一勢(shì)壘層是厚度為500nm的砷化鎵鋁，其中鋁組分為
0.2 ;所述重?fù)诫s層是濃度為7.5X1013的硅重?fù)诫s層；所述第二勢(shì)壘層包括兩層厚度均為15nm的砷化鎵鋁，其中鋁組分為0.2 ;所述吸收層是厚度為120nm的砷化鎵；所述量子點(diǎn)層是砷化銦量子點(diǎn)層；所述第三勢(shì)壘層包括一層厚度為30nm的砷化鎵鋁和一層厚度為120nm的砷化鎵鋁，其中鋁組分為0.2 ;所述帽層是厚度為IOnm的砷化鎵。其中，所述第一勢(shì)壘層、重?fù)诫s層和第二勢(shì)壘層為二維電子氣形成層，所述吸收層為光吸收層，所述量子點(diǎn)層為量子點(diǎn)電荷限制層，所述第三勢(shì)壘層和帽層為表面層。
[0041]在如上的結(jié)構(gòu)中吸收層以上到帽層處于耗盡狀態(tài)，二維電子氣無電場(chǎng)，無耗盡。導(dǎo)電溝道臨近空氣溝槽的區(qū)域亦為表面耗盡狀態(tài)，如圖2所示。
[0042]在外延生長(zhǎng)完成后，采用半導(dǎo)體工藝完成如圖1所示的器件結(jié)構(gòu)，包括:在源極和漏極蒸鍍電極，進(jìn)行電極退火形成源漏與導(dǎo)電溝道的歐姆接觸；刻蝕L型溝槽完成非對(duì)稱源漏溝道的制備；表面淀積氧化層進(jìn)行表面鈍化，完成整體器件結(jié)構(gòu)。
[0043]圖4示出了本發(fā)明中光探測(cè)器件中溝迫的自柵控性能。如圖4所示，當(dāng)漏源電壓從負(fù)到正變化的時(shí)候，源漏溝道逐漸從耗盡狀態(tài)變化到非耗盡的導(dǎo)電狀態(tài)，源漏溝道電流隨漏源電壓逐漸增大，具有典型的單向電流導(dǎo)通性能。
[0044]在有光子照射到源漏溝道中時(shí)，由于吸收區(qū)處于耗盡狀態(tài)，光吸收產(chǎn)生的電子空穴對(duì)在耗盡場(chǎng)下產(chǎn)生分離，電子被電場(chǎng)掃入二維電子氣層，空穴向量子點(diǎn)層移動(dòng)并最終被量子點(diǎn)俘獲，空穴對(duì)耗盡場(chǎng)產(chǎn)生屏蔽作用，增加了導(dǎo)電溝道中電子的濃度，使得導(dǎo)電溝道的電導(dǎo)率增加，產(chǎn)生光生電流增益信號(hào)。由于量子點(diǎn)的基態(tài)到自由態(tài)之間的局域化束縛能很大，空穴在量子點(diǎn)中擁有較長(zhǎng)的壽命，在空穴存續(xù)的壽命期間，源漏之間電子會(huì)持續(xù)地通過導(dǎo)電溝道，形成光電導(dǎo)增益。利用此器件結(jié)構(gòu)，提高量子點(diǎn)質(zhì)量和增加空穴局域化能量，有希望得到較高溫度下單個(gè)光子的探測(cè)。
[0045]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種非對(duì)稱溝道量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)光子探測(cè)器，其特征在于，所述光子探測(cè)器基于源漏溝道結(jié)構(gòu)，且源漏溝道為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述源漏溝道的導(dǎo)電率由源漏電壓進(jìn)行自調(diào)控，光探測(cè)的敏感區(qū)域位于源漏溝道的中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子探測(cè)器，其特征在于:所述源漏溝道與外部自由空間之間以百納米刻蝕槽隔離，源漏溝道具有單向電流導(dǎo)通性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子探測(cè)器，其特征在于，所述光子探測(cè)器的外延結(jié)構(gòu)自襯底向上包括二維電子氣形成層或二維電子空穴形成層、光吸收層、量子點(diǎn)電荷限制層和表面蓋層，所述二維電子氣形成層包括異質(zhì)結(jié)和摻雜層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光子探測(cè)器，其特征在于，所述二維電子氣形成層材料是GaAs/AlGaAs或InGaAs/AlGaAs,自由電子來源于AlGaAs層中的Si δ慘雜；吸收層是GaAs基 GaAs 或者 InGaAs 材料；量子點(diǎn)材料為 InAs/GaAs、InAs/AlGaAs、InAs/InGaAs、GaAs/AlGaAs、GaSb/GaAs、InGaSb/GaAs 或 AlSb/GaAs ;表面蓋層為 n 型低慘雜 AlGaAs 和表面 GaAs層，以形成表面肖特勢(shì)壘和量子點(diǎn)層的耗盡，形成光電導(dǎo)增加的光探測(cè)器器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光子探測(cè)器，其特征在于，所述二維空穴氣形成層材料是GaAs/AlGaAs或InGaAs/AlGaAs，自由空穴來源于AlGaAs層中的P型δ摻雜；吸收層是GaAs 基 GaAs 或者 InGaAs 材料；量子點(diǎn)材料為 InAs/GaAs、InAs/AlGaAs、InAs/InGaAs、GaAs/AlGaAs、GaSb/GaAs、InGaSb/GaAs 或 AlSb/GaAs ;表面蓋層為 n 型低慘雜 AlGaAs 和表面GaAs層，以形成表面肖特勢(shì)壘和量子點(diǎn)層的耗盡，形成光電導(dǎo)增加的光探測(cè)器器件。二維空穴氣可以是在GaAs/AlGaAs界面形成，自由空穴來源于AlGaAs層中的P型δ摻雜；吸收層可以是GaAs吸收層；載流子限制量子點(diǎn)可以為InAs/GaAs (InAs/AlGaAs，InAs/InGaAs, GaAs/AlGaAs, GaSb/GaAs, InGaSb/GaAs, AlSb/GaAs)自組織量子點(diǎn)；表面的蓋層為P型低摻雜AlGaAs和表面薄GaAs層，以形成表面肖特勢(shì)壘和量子點(diǎn)層的耗盡，形成光電導(dǎo)增加的光探測(cè)器器件。`
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光子探測(cè)器，二維空穴氣可以是在InGaAs/AlGaAs界面形成，自由空穴來源于AlGaAs層中的P型δ摻雜；吸收層可以是InGaAs吸收層；載流子限制量子點(diǎn)可以為 InAs/GaAs (InAs/AlGaAs, InAs/InGaAs, GaAs/AlGaAs, GaSb/GaAs, InGaSb/GaAs，AlSb/GaAs)自組織量子點(diǎn)；表面的蓋層為P型低摻雜AlGaAs和表面薄GaAs層，以形成表面肖特勢(shì)壘和量子點(diǎn)層的耗盡，形成光電導(dǎo)增加的光探測(cè)器器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光子探測(cè)器，其特征在于，所述二維空穴氣層是InP基InGaAs/InAlAs材料，自由空穴來源于InAlAs層中的N型δ摻雜；吸收層是InGaAs吸收層；量子點(diǎn)材料為 InAs/InP、InAs/InGaAs (P) > InAs/InAlAs 或 GaSb/InGaAs ;表面蓋層為 N型低摻雜InAlAs和表面InGaAs層，以形成表面肖特勢(shì)壘和量子點(diǎn)層的耗盡，形成光電導(dǎo)增加的光探測(cè)器器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光子探測(cè)器，其特征在于，二維空穴氣層材料是InP基InGaAs/InAlAs,自由空穴來源于InAlAs層中的P型δ摻雜；吸收層是InGaAs材料或者InGaAsP 材料；量子點(diǎn)材料是 InAs/InP、InAs/InGaAs (P)、InAs/InAlAs、GaSb/InGaAs ;表面蓋層為P型低摻雜InAlAs和表面、InGaAs層，以形成表面肖特勢(shì)壘和量子點(diǎn)層的耗盡，形成光電導(dǎo)增加的光探測(cè)器器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光子探測(cè)器，其特征在于，所述刻蝕槽的側(cè)壁垂直，槽內(nèi)表面具有鈍化的介質(zhì)，源漏溝道外的區(qū)域與漏極擁有相同的勢(shì)能，使得在正常工作狀態(tài)下漏極與源漏溝道之間存在一定的電勢(shì)差。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電探測(cè)器，其特征在于，二維電子/空穴氣在零工作電壓的狀態(tài)下為完全耗盡或者非耗盡狀態(tài)，并且耗盡狀態(tài)可以被源漏電壓調(diào)控。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子探測(cè)器，其特征在于，源漏溝道的長(zhǎng)度在百納米到幾個(gè)微米量級(jí)，寬度為幾十到幾百納米量級(jí)，長(zhǎng)度和寬度的組合使得源漏微分電導(dǎo)處于最大的狀態(tài)，亦即溝道電流處于易于受到外界電場(chǎng)改變的臨界狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光子探測(cè)器，其特征在于，所述二維電子氣/空穴氣在零工作電壓的狀態(tài)下為臨界狀態(tài)，當(dāng)光生空穴被限制量子點(diǎn)并屏蔽外在和內(nèi)在電場(chǎng)時(shí)，改變二維電子氣/空穴氣的載流子密度和導(dǎo)電溝道電導(dǎo)，產(chǎn)生光電導(dǎo)增益，此時(shí)器件可以工作在微小的工作電壓下。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光子探測(cè)器，其特征在于，所述源漏溝道與所述刻蝕槽的刻蝕深度在所述二維電`子/空穴氣之下，形成獨(dú)立的非對(duì)稱導(dǎo)電溝道。
【文檔編號(hào)】G01J11/00GK103489937SQ201310473487
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】楊曉紅, 聶誠(chéng)磊, 史章淳, 倪海橋, 韓勤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所