一種氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，包括由下至上依次設(shè)置的藍(lán)寶石襯底、低溫成核層、n型Al組分漸變AlxInyGa1-x-yN層、Alx1Iny1Ga1-x1-y1N/Alx2Iny2Ga1-x2-y2N多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)、Al組分漸變Alx3Iny3Ga1-x3-y3N層和Alx4Iny4Ga1-x4-y4N/Alx5Iny5Ga1-x5-y5N多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)；由于多量子阱具有高吸收系數(shù)、高橫向載流子遷移率和強(qiáng)極化效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因此將氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器的吸收區(qū)和倍增區(qū)設(shè)計(jì)為多量子阱結(jié)構(gòu)，既可以提高氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器的量子效率和響應(yīng)度、自由調(diào)諧其截止波長(zhǎng)，又能有效降低其雪崩擊穿電壓閾值，對(duì)于制備高性能的紫外光電探測(cè)器具有重要的意義。
【專利說明】一種氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)和倍增區(qū)的氮化鎵基紫外雪崩光電探 測(cè)器，屬于半導(dǎo)體光電子材料與器件制造【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 氮化鎵基材料主要包括III族和V族元素的二元化合物6&隊(duì)1_411三元化合物 InGaN、AlGaN、AlInN和四元化合物AlInGaN，具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、耐高溫、抗輻射、 耐酸堿、高強(qiáng)度和高硬度等特性，在高亮度藍(lán)、綠、紫、紫外和白光二極管，藍(lán)、紫色激光器以 及抗輻射、耐高溫、大功率微波器件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用潛力和良好的市場(chǎng)前景。三元化 合物Al xGai_xN的帶隙可以通過改變A1組分進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其對(duì)應(yīng)的吸收波長(zhǎng)在200?365nm 之間，恰好覆蓋由于臭氧層吸收紫外光而產(chǎn)生的太陽(yáng)光譜盲區(qū)（220?290nm)。四元化合物 AlxInyGai_x_yN(0彡X彡1，0彡y彡1)的帶隙范圍為0· 7?6. 2eV，可通過改變A1和In組 分進(jìn)行連續(xù)的調(diào)節(jié)，使其吸收光譜的波長(zhǎng)范圍可以從200nm (深紫外）到1770nm (近紅外）。
[0003] 紫外光電探測(cè)器在軍用和民用方面都具有重要的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景，如紫外 告警與制導(dǎo)、碳?xì)浠衔锶紵鹧娴奶綔y(cè)、生化基因的檢測(cè)、紫外天文學(xué)的研究、短距離 的通信以及皮膚病的治療等。氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器具有體積小、重量輕、壽命 長(zhǎng)、抗震性好、工作電壓低、耐高溫、耐腐蝕、抗輻照、量子效率高和無需濾光片等優(yōu)點(diǎn)， 成為光電探測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。AlGaN在制備紫外雪崩光電探測(cè)器方面具有顯著的優(yōu) 勢(shì)，如AlGaN紫外雪崩光電探測(cè)器可以省去昂貴的濾波片，并且AlGaN比SiC具有更高 的光吸收效率。在GaN襯底上制備的同質(zhì)外延GaN紫外雪崩光電探測(cè)器，其暗電流密度 在10_ 6A/cm2量級(jí)，線性模式內(nèi)部增益>104,單光子探測(cè)效率?24% ;而在藍(lán)寶石襯底上 外延制備的GaN紫外雪崩光電探測(cè)器，其暗電流密度在1(T4A/Cm 2量級(jí)，線性模式內(nèi)部增 益接近1000,單光子探測(cè)效率?30 % [參考文獻(xiàn)1(.]\^11(161'，1丄.？&11，1?.]^(：1丨1^〇〇1^?· Kung, C. Bayram, and M. Razeghi, Applied Physics Letters, 91，073513，（2007).]。利用吸 收區(qū)和倍增區(qū)分離的技術(shù)，GaN紫外雪崩光電探測(cè)器的雪崩增益因子高達(dá)4. 12X 104[參 考文獻(xiàn) J. L. Pau, C. Bayram, R. McClintock, M. Razeghi, and D. Silversmith, Applied Physics Letters, 92, 101120(2008).]。目前，AlGaN p-i-n 型紫外雪崩光電探測(cè)器的外 量子效率為37 %，雪崩倍增因子>2500,但暗電流也非常高[參考文獻(xiàn)R. McClintock，A. Yasan, K. Minder, P. Kung,and M. Razeghi, Applied Physics Letters, 87, 241123 (2005). L. Sun, J. Chen, J. Li, and H. Jiang, Applied Physics Letters, 97, 191103 (2010). ] 〇 AlGaN 肖特基勢(shì)壘型紫外雪崩光電探測(cè)器的增益因子為1560,但其穩(wěn)定性和可靠性還有待 于進(jìn)一步提高[參考文獻(xiàn) T. Tut, M. Gokkavas, A. Inal, and E. Ozbay, Applied Physics Letters, 90, 163506 (2007).]。江灝等公開了一種PIN結(jié)構(gòu)紫外雪崩光電探測(cè)器[參 見專利：一種PIN結(jié)構(gòu)紫外雪崩光電探測(cè)器及其制備方法，申請(qǐng)?zhí)枺?01210314750. 7] 和基于異質(zhì)結(jié)構(gòu)吸收、倍增層分離氮化鎵基雪崩光電探測(cè)器[參見專利：基于異質(zhì)結(jié) 構(gòu)吸收、倍增層分離GaN基雪崩光電探測(cè)器，申請(qǐng)?zhí)枺?01210333832. 6]，將四元化合物 AlxInyGai_x_yN(0彡x彡l，0< y< 1)運(yùn)用于制備氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了高 性能的光電探測(cè)。
[0004] 基于GaN/Ala 27Gaa 73N多量子阱結(jié)構(gòu)的紫外光電探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)紫外波段 (297 ?352nm)光譜的探測(cè)[參考文獻(xiàn) S. K. Zhang, W. B. Wang, F. Yun, L. He, Η· ΜοΛο?， X. Zhou, M. Tamargo, and R. R. Alfano, Applied Physics Letters, 81 (24), 4628-4630 (2002). ]。通過改變多量子阱結(jié)構(gòu)的阱層寬度、壘層高度和阱層的A1組分，可以調(diào)諧GaN/AlGaN多量 子阱結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器的截止波長(zhǎng)[參 Le, X. Q. Liu, H. Morkoc, S. K. Zhang, ff. B. Wang, and R. R. Alfano, Solid-State Electron ics，47, 1401-1408(2003).]。而以 AUaMN/Alo uGa。^ 多量子阱作 p-i_n 型 AlGaN 紫外光電探測(cè)器的有源區(qū)，顯著提高了載流子的電離系數(shù)和降低了器件的雪崩擊穿電 壓閾值[參考文獻(xiàn) S.K. Zhang, W.B. Wang, A.M.Dabiran，A.Osinsky，A.M.Wowchak，B. Hertog, C. Plaut, P. P. Chow, S. Gundry, E. 0. Troudt, and R. R. Alfano, Applied Physics Letters, 87, 262113 (2005).]。同時(shí)，優(yōu)化AlGaN/GaN多量子阱的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如多量子阱 的重復(fù)周期數(shù)目、阱層寬度、壘層高度和A1組分，可以提高基于AlGaN/GaN多量子阱結(jié)構(gòu) 的紫外光電探測(cè)器的響應(yīng)度[參考文獻(xiàn)A. Rostami, N. Ravanbaksh, S. Golmohammadi, and K. Abedi, International Journal of Numerical Modeling:Electronic Networks, Devices and Fields, 27, 309-317 (2014).]。
[0005] 但是，由于層狀有源區(qū)在控制增益機(jī)制方面的局限性，基于層狀有源區(qū)的氮化鎵 基紫外雪崩光電探測(cè)器的性能，如量子效率、響應(yīng)度、載流子電離系數(shù)和雪崩擊穿電壓閾值 等，有待于進(jìn)一步提1?，而且器件的截止波長(zhǎng)不易調(diào)諧。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種具有多量子阱結(jié)構(gòu) 吸收區(qū)和倍增區(qū)的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器；由于多量子阱的高吸收系數(shù)、高橫向載 流子遷移率和強(qiáng)極化效應(yīng)，因此多量子阱結(jié)構(gòu)的有源區(qū)能夠提高氮化鎵基紫外雪崩光電探 測(cè)器的量子效率、響應(yīng)度和載流子電離系數(shù)，降低其雪崩擊穿電壓閾值，而且能夠通過設(shè)置 不同的阱層寬度、壘層高度和A1組分以調(diào)諧其截止波長(zhǎng)。
[0007] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0008] -種氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，包括由下至上依次設(shè)置的藍(lán)寶石襯底、低溫 成核層、η型A1組分漸變AlJriyGakyN層、AUr^GanMN/AUIr^Gah^N多量子阱結(jié) 構(gòu)吸收區(qū)、A1 組分漸變 Α1χ3Ιη#&1_χ3_?3Ν 層和 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ/Α1 χ5Ιη#&1_χ5_?5Ν 多量子阱結(jié) 構(gòu)倍增區(qū)，其中AUIr^Gam^N/AUIr^Gah^N多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)和Alx4In y4Gai_x4_y4N/ Alx5Iny5Gai_x5_y5NS量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)分別作為氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器的吸收區(qū)和 倍增區(qū)，吸收區(qū)和倍增區(qū)被A1組分漸變Al x3Iny3Gai_x3_y3N層所分離。
[0009] 優(yōu)選的，所述Α1χ1Ιηη6&1_ χ1_ηΝ/Α1χ2?ν^_χ2_?2Ν多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)和 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ/Α1 χ5Ιη#&1_χ5ι5Ν多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)分別為具有一定重復(fù)周期長(zhǎng)度和數(shù) 量的非摻雜或低摻雜型AUIr^GahmN/AUIr^Gah^N多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)和非摻雜或 低摻雜AUIr^Gah^N/AUIV^^N多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)。
[0010] 優(yōu)選的，所述Α1χ1Ιηη6&1_χ1_ ηΝ/Α1χ2?ν^_χ2_?2Ν多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)和 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ/Α1 χ5Ιη#&1_χ5ι5Ν多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)中，多量子阱的重復(fù)周期數(shù)均為1? 20 個(gè)；AlxJr^GanyiN 層、AUInpGanpN 層、AUIr^GauHN層和 AlxJriysGanysN 層的厚 度均在3?10nm之間。
[0011] 優(yōu)選的，所述AUIr^GahmN/AUIr^Gah^N多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)中，下標(biāo) xl，yl，x2，y2 滿足如下要求：0 < xl < 1，0 < yl < 1，0 < x2 < 1，0 < y2 < 1 ;所述 Α1χ4ΙηΗ6&1_χ4_ΗΝ/Α1 χ5Ιη?56&1_χ5_?5Ν 多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)（106)中，下標(biāo) x4, y4, x5, y5 滿足如 下要求：0 < x4 < 1，0 < y4 < 1，0 < x5 < 1，0 < y5 < 1。
[0012] 優(yōu)選的，所述AUIr^Gam^N/AUIr^Gan^N多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū) 中 Alx4Iny4Gai_x4_y4N 層和 Alx5Iny5Gai_x5_y5N 層的禁帶寬度，均大于 AlxlInylGai_xl_ylN/ Alx2Iny2Gai_x2_y2N 多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)中 AlxlInylGai_xl-ylN 層和 Alx2Iny2Gai_x2_y2N 層的禁帶寬 度。
[0013] 優(yōu)選的，所述A1組分漸變Alx3Iny3Gai_ x3_y3N層的禁帶寬度在AlxlInylGai_ xl_ylN/ Alx2Iny2Gai_x2_y2N 多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)的禁帶寬度和 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ/Α1 χ5Ιη#&1_χ5_?5Ν 多 量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)的禁帶寬度之間；具體為Α1組分漸變Alx3Iny3G ai_x3_y3N層的禁帶寬 度在下述兩個(gè)禁帶寬度范圍之間41 !￡1111#&1_!￡1_，/^1!￡2111# &1_!￡2_以多量子阱結(jié)構(gòu)吸 收區(qū)中 AlxlInylGai_xl_ylN 層和 Alx2Iny2Gai_x2_y2N 層的禁帶寬度較大者，Alx4Iny4Gai_x4_ y4N/ Alx5Iny5Gai_x5_y5N 多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)中 Alx4Iny4Gai_x4_y4N 層和 Alx5Iny5Gai_x5_y5N 層的禁帶寬 度較小者。
[0014] 優(yōu)選的，所述η型A1組分漸變AlxInyGai_ x_yN層利用Si進(jìn)行摻雜，其中Si的摻雜 濃度在1X 1〇17?1X l〇2°cm_3之間。
[0015] 優(yōu)選的，所述η型A1組分漸變AlJnyGappyN層的厚度在100?3000nm之間，其下 標(biāo)x，y滿足如下要求：〇彡X彡1，〇彡y彡1 ;所述A1組分漸變八1!￡31]^抑1_!￡3_@層的厚度 在10?200nm之間，其下標(biāo)x3，y3滿足如下要求：0彡x3彡1，0彡y3彡1。
[0016] 優(yōu)選的，所述η型A1組分漸變AlJriyGah+yN層中，A1組分從低到高連續(xù)或均勻梯 度線性變化；所述A1組分漸變Al x3Iny3Gai_x3_y3N層中，A1組分從低到高連續(xù)或均勻梯度線性 變化。
[0017] 優(yōu)選的，所述藍(lán)寶石襯底為拋光的C面晶體或具有納米量級(jí)圖形的C面晶體。
[0018] 多量子阱具有高吸收系數(shù)、高橫向載流子遷移率和強(qiáng)極化效應(yīng)。在基于多量子阱 結(jié)構(gòu)有源區(qū)的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器中，如果壘層的極化誘導(dǎo)電場(chǎng)方向與外加電場(chǎng) 方向相同，其載流子將會(huì)被極化誘導(dǎo)電場(chǎng)加速，并穿越壘層和阱層的界面，在阱層產(chǎn)生碰撞 電離，從而顯著地增加載流子的電離系數(shù)；如果阱層的極化誘導(dǎo)電場(chǎng)方向與外加電場(chǎng)相同， 其載流子也會(huì)被極化誘導(dǎo)電場(chǎng)加速，進(jìn)而提高載流子的電離系數(shù)。同時(shí)，基于多量子阱結(jié)構(gòu) 有源區(qū)的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器的雪崩擊穿電壓閾值也會(huì)降低。隨著量子阱阱層寬 度的增加，電子和空穴之間的躍遷能量將降低；隨著量子阱重復(fù)周期數(shù)目的增加，量子阱的 有效吸收系數(shù)和吸收效率將增大；隨著量子阱壘層高度的減小，光生載流子對(duì)壘層的隧穿 效應(yīng)會(huì)增強(qiáng)，光電流密度也將增大；隨著A1組分的增加，極化效應(yīng)增強(qiáng)，電子和空穴分別所 在的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂?shù)哪芰繉⒔档?，它們之間的躍遷能量也將減小，因此基于多量子阱結(jié) 構(gòu)有源區(qū)的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器的探測(cè)靈敏度將提高。同時(shí)，隨著量子阱阱層寬 度的增加和A1組分的增加，由于極化效應(yīng)的影響，基于多量子阱結(jié)構(gòu)有源區(qū)的氮化鎵基紫 外雪崩光電探測(cè)器的截止波長(zhǎng)將增大。
[0019] 有益效果：本發(fā)明提供的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，由于具有多量子阱的 高吸收系數(shù)、高橫向載流子遷移率和強(qiáng)極化效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，將多量子阱Al xlInylGai_xl_ylN/ Alx2Iny2Gai_x2_y2N和多量子阱AUIr^Gah^N/AUIr^GanpN分別作為氮化鎵基紫外雪崩 光電探測(cè)器的吸收區(qū)和倍增區(qū)，既可以提高氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器的量子效率和響 應(yīng)度、自由調(diào)諧其截止波長(zhǎng)，又能有效降低其雪崩擊穿電壓閾值，對(duì)于制備高性能的紫外光 電探測(cè)器具有重要的意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0022] 如圖1所示為一種氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，包括由下至上依次設(shè)置的藍(lán) 寶石襯底101、低溫成核層102、η型A1組分漸變AlJriyGahiN層103、AluInyiGanyiN/ Alx2Iny2Gai_x2_y2N多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)104、A1組分漸變Al x3Iny3Gai_x3_y3N層105和 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ/Α1 χ5Ιη#&1_χ5_?5Ν 多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū) 106,其中 AlxlInylGai_xl_ylN/ Alx2Iny2Gai_x2_y2N 多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū) 104 和 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ/Α1 χ5Ιη#&1_χ5_?5Ν 多量子阱結(jié) 構(gòu)倍增區(qū)106分別作為氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器的吸收區(qū)和倍增區(qū)，吸收區(qū)和倍增區(qū) 被 Α1 組分漸變△1!￡31]1!?3631_!￡3_ :?31^層 105 所分尚。
[0023] 所述藍(lán)寶石襯底101為拋光的C面晶體或具有納米量級(jí)圖形的C面晶體。
[0024] 所述η型Α1組分漸變AlxInyGai_ x_yN層103利用Si進(jìn)行摻雜，其中Si的摻雜濃度 大于1 X 1017cnT3,最高可達(dá)1 X 102°cnT3 ;本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以根據(jù)需要，具體設(shè)置η型 Α1組分漸變AlxInyGai_x_yN層103中Si的摻雜濃度。
[0025] 所述η型A1組分漸變AlxInyGai_ x_yN層103的厚度在100?3000nm之間；本領(lǐng)域 的技術(shù)人員還可以根據(jù)需要，具體設(shè)置η型A1組分漸變Al xInyGai_x_yN層103的厚度。
[0026] 所述η型A1組分漸變AlxInyGai_ x_yN層103中，A1組分從低到高連續(xù)或均勻梯度 線性變化；本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以根據(jù)需要，具體設(shè)置η型A1組分漸變Al xInyGai_x_yN層 103中A1組分的漸變方式。
[0027] 所述AUIr^GamnN/AUIr^GahMN多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)104為具有一定重 復(fù)周期長(zhǎng)度和數(shù)量的非摻雜或低摻雜型多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)，其中多量子阱的重復(fù)周期 為1?20個(gè)，Al xlInylGai_xl_ylN層和Al x2Iny2Gai_x2_y2N層的厚度均在3?10nm之間；本領(lǐng) 域的技術(shù)人員還可以根據(jù)需要，具體設(shè)置多量子阱的重復(fù)周期數(shù)量、Al xlInylGai_xl_ylN層和 層的厚度等。
[0028] 所述A1組分漸變Alx3Iny3Gai_ x3_y3N層105的厚度在10?200nm之間；本領(lǐng)域的技 術(shù)人員還可以根據(jù)需要，具體設(shè)置A1組分漸變105的厚度。
[0029] 所述A1組分漸變Alx3Iny3Gai_ x3_y3N層105中，A1組分從低到高連續(xù)或均勻梯度線 性變化；本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以根據(jù)需要，具體設(shè)置A1組分漸變八1 !￡311^36&1_!￡31#層105 中A1組分的漸變方式。
[0030] 所述AUIr^Gan^N/AUIr^Gan，多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)106為具有一定重 復(fù)周期長(zhǎng)度和數(shù)量的非摻雜或低摻雜型多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)，其中多量子阱的重復(fù)周期 為1?20個(gè)，Al x4Iny4Gai_x4_y4N層和Al x5Iny5Gai_x5_y5N層的厚度均在3?10nm之間；本領(lǐng) 域的技術(shù)人員還可以根據(jù)需要，具體設(shè)置多量子阱的重復(fù)周期數(shù)量、Al x4Iny4Gai_x4_y4N層和 AUrij^Gai^N層的厚度等。
[0031] 所述AUIn^Gah^N/AUIV^^N多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū) 106 中 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ 層和Alx5Iny5Gai_x5_y5N層的禁帶寬度，均大于AUIr^Gam^N/AUIr^Gan^N多量子阱 結(jié)構(gòu)吸收區(qū)104中Al xlInylGai_xl_ylN層和的禁帶寬度；所述A1組分漸 變八1 !￡3111#&1_!￡3_，層105的禁帶寬度在下述兩個(gè)禁帶寬度范圍之間：Al xlInylGai_xl_ylN/ Alx2Iny2Gai_x2_y2N 多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū) 104 中 AlxlInylGai_xl_ylN層和△1 !￡21\私1_!￡2_，層的禁帶 寬度較大者，Α1χ4Ιη# &1_χ4_ΗΝ/Α1χ5Ιη#&1_ χ5_?5Ν 多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū) 106 中 Alx4Iny4Gai_x4_y4N 層和Alx5Iny5Gai_x5_y5N層的禁帶寬度較小者。
[0032] -種具體的組分設(shè)計(jì)方案如下：所述η型A1組分漸變AlxInyG ai_x_yN層103中， 下標(biāo)x，y滿足如下要求：〇<x< l，〇<y< 1，x、y的值可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整；所述 Al^InwGanyP/AUInpGah^N多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)104中，下標(biāo)xl, yl, x2, y2滿足如下 要求：0彡xl彡1，0彡yl彡1，0彡x2彡1，0彡y2彡I，xl、yl、x2、y2的值可根據(jù)實(shí)際需要 調(diào)整；所述A1組分漸變AUIripGaupNM 105中，下標(biāo)x3, y3滿足如下要求：0彡x3彡1， 0彡y3彡I，x3、y3的值可根據(jù)需要調(diào)整；所述Α1χ4Ιη# &1_χ4_ΗΝ/Α1χ5Ιη#&1_ χ5_?5Ν多量子阱結(jié) 構(gòu)倍增區(qū)106中，下標(biāo)x4, y4, x5, y5滿足如下要求：0 < χ4 < 1，0 < y4 < 1，0 < χ5 < 1， 0彡y5彡1，x4、y4、x5、y5的值可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。
[0033] 必須指出的是：本發(fā)明不僅適用于金屬-半導(dǎo)體-金屬型氮化鎵基紫外雪崩光電 探測(cè)器，對(duì)于肖特基勢(shì)壘型氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器也同樣適用。
[〇〇34] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于：包括由下至上依次設(shè)置的藍(lán)寶石 襯底（101)、低溫成核層（102)、η 型 A1 組分漸變 AlxInyGai_x_yN 層（103)、AlxlInylGai_xl_ ylN/ Alx2Iny2Gai_x2_y2N 多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)（104)、A1 組分漸變 Alx3Iny3Gai_x3_y3N 層（105)和 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ/Α1 χ5Ιη#&1_χ5_?5Ν 多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)（106)，其中 AlxlInylGai_xl_ylN/ Alx2Iny2Gai_x2_y2N 多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)（104)和 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ/Α1 χ5Ιη#&1_χ5_?5Ν 多量子阱 結(jié)構(gòu)倍增區(qū)（106)分別作為氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器的吸收區(qū)和倍增區(qū)，吸收區(qū)和倍 增區(qū)被Α1組分漸變Al x3Iny3Gai_x3_y3NM (105)所分離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于：所述 AUIr^Ga^mN/AUIr^GanpN 多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)（104)和 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ/ Alx5Iny5Gai_x5_y5N多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)（106)分別為具有一定重復(fù)周期長(zhǎng)度和數(shù)量的非摻 雜或低摻雜型AUIV^^N/AUIr^Gah^N多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)和非摻雜或低摻雜 Alx4Iny4Ga 量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于：所述 Α1χ1Ιη^&1_χ1ι1Ν/Α1χ2Ιη# &1_χ2_?2Ν 多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)（104)和 Alx4Iny4Gai_x4_y4N/ Alx5Iny5Gai_x5_y5N多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)（106)中，多量子阱的重復(fù)周期數(shù)均為1?20個(gè)； AlslInylGa1_sl_ylN AUInpGanpN 層、AUIr^GauMN 層和 AUIr^GanysN 層的厚度均 在3?10nm之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于：所述 AUIr^Ga^mN/AUIr^Gan^N多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)（104)中，下標(biāo)xl，yl，x2, y2滿 足如下要求：〇<叉1< l，〇<yl < 1，〇<叉2< l，0<y2i^ 1;所述 AUr^GauMN/ AUIr^Gah^N多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)（106)中，下標(biāo)x4, y4, x5, y5滿足如下要求： 0彡x4彡1,0彡y4彡1,0彡x5彡1,0彡y5彡1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于：所述 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ/Α1 χ5Ιη#&1_χ5_?5Ν 多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)（106)中 Α1χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ 層和 Alx5Iny5Gai_x5_y5N層的禁帶寬度，均大于AUIr^Gam^N/AUIr^Gan^N多量子阱結(jié)構(gòu)吸收 區(qū)（104)中 AlxlInylGai_xl_ylN 層和 Alx2Iny2Gai_x2_y2N 層的禁帶寬度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于：所述A1組分漸 變Alx3Iny3G ai_x3_y3NM (105)的禁帶寬度在下述兩個(gè)禁帶寬度范圍之間：AlxlInylG ai_xl_ylN/ Alx2Iny2Gai_x2_y2N 多量子阱結(jié)構(gòu)吸收區(qū)（104)中 AlxlInylGai_xl_ylN 層和△1!￡21\私1_!￡2_，層 的禁帶寬度較大者，Α1 χ4Ιη#&1_χ4_ΗΝ/Α1χ5?ν^_ χ5_?5Ν多量子阱結(jié)構(gòu)倍增區(qū)（106)中 AUnj^GahfyN層和AUriysGau-ysN層的禁市覽度較小者。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于：所述η型A1組 分漸變AlxInyG ai_x_yN層（103)利用Si進(jìn)行摻雜，其中Si的摻雜濃度在1 X 1017?1 X 102°cnT3 之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于：所述η型A1 組分漸變AlxInyG ai_x_yN層（103)的厚度在100?3000nm之間，其下標(biāo)X，y滿足如下要求： 0彡X彡1，0彡y彡1 ;所述A1組分漸變Alx3Iny3Gai_x3_ y3N層（105)的厚度在10?200nm之 間，其下標(biāo)x3, y3滿足如下要求：0 < x3 < 1，0 < y3 < 1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于：所述η型A1組 分漸變AlxInyGai_x_yN層（103)中，A1組分從低到高連續(xù)或均勻梯度線性變化；所述A1組分 漸變（105)中，A1組分從低到高連續(xù)或均勻梯度線性變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基紫外雪崩光電探測(cè)器，其特征在于：所述藍(lán)寶石襯 底（101)為拋光的C面晶體或具有納米量級(jí)圖形的C面晶體。
【文檔編號(hào)】H01L31/0304GK104051561SQ201410317327
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】張 雄, 楊洪權(quán), 崔一平 申請(qǐng)人:東南大學(xué)