一种低暗电流的InAs/GaSbII类超晶格红外探测器

本发明涉及半导体红外探测器，尤其涉及一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器。

背景技术：

1、inas/gasb ii类超晶格红外探测器因其能带结构灵活可调、量子效率高、材料均匀性好等优势，在中波至长波红外探测领域具有广阔的应用前景。通过调节超晶格中各层的厚度而非改变材料组分，即可实现探测波长的连续调控。然而，inas/gasb ii类超晶格红外探测器长期面临暗电流较大的技术瓶颈。暗电流主要来源于体暗电流（包括扩散电流、产生-复合电流和隧穿电流）和表面漏电流两部分，严重制约了探测器的信噪比和探测率。

2、inas/gasb ii类超晶格具有ii类破隙能带排列，电子和空穴分别在inas层和gasb层中，实现空间分离；然而，其界面处存在多种原子键合构型（如in-sb和ga-as），由此引入了丰富的界面态。界面质量直接决定了超晶格材料的晶体质量、载流子输运特性以及暗电流水平。现有技术中，势垒结构的引入已被证明是抑制暗电流的有效方法，但如何在保证量子效率的同时进一步降低暗电流，尤其是在界面工程层面实现突破，仍然是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，解决现有技术中inas/gasb ii类超晶格红外探测器暗电流较大的问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，自下而上依次包括：gasb衬底，gasb缓冲层，下接触层，电子势垒层，吸收层，空穴势垒层，上接触层，盖层；

4、所述低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器还包括钝化层、电极；

5、所述下接触层为n型inas/gasb ii类超晶格下接触层；所述电子势垒层为非故意掺杂inas/gasb/alsb/gasb超晶格电子势垒层；所述吸收层为非故意掺杂inas/gasb ii类超晶格吸收层；所述空穴势垒层为非故意掺杂inas/gasb/alsb/gasb超晶格空穴势垒层；所述上接触层为p型inas/gasb ii类超晶格上接触层。

6、作为优选，所述吸收层包括中波红外吸收层和/或长波红外吸收层；所述吸收层的总厚度为1.5~3μm。

7、作为优选，所述中波红外吸收层的超晶格周期由8~10ml inas/1ml insb/8~10mlgasb组成。

8、作为优选，所述长波红外吸收层的超晶格周期由12~15ml inas/1ml insb/6~8mlgasb组成。

9、作为优选，所述gasb缓冲层的参数包括：厚度为0.5~1.0μm，采用be进行p型掺杂，掺杂浓度为1×1016~5×1016cm-3。

10、作为优选，所述下接触层的参数包括：超晶格周期由8ml inas/8ml gasb组成，总厚度为0.5~1μm，采用si进行n型掺杂，掺杂浓度为1×1018~3×1018cm-3。

11、作为优选，所述上接触层的参数包括：超晶格周期由8ml inas/8ml gasb组成，总厚度为0.3~0.8μm，采用be进行p型掺杂，掺杂浓度为1×1018~3×1018cm-3。

12、作为优选，所述电子势垒层的参数包括：超晶格周期由2~4ml inas/2~4ml gasb/1~2ml alsb/2~4ml gasb组成，总厚度为100~300nm。

13、作为优选，所述空穴势垒层的参数包括：超晶格周期由2~4ml inas/2~4ml gasb/1~2ml alsb/2~4ml gasb组成，总厚度为100~200nm。

14、作为优选，所述盖层为非故意掺杂inas层，厚度为5~20nm；所述钝化层为al2o3层，厚度为50~200nm；所述电极包括上电极和下电极，上电极设置在盖层上，下电极设置在下接触层上；所述电极为ti/pt/au金属层。

15、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

16、（1）本发明通过电子势垒层和空穴势垒层的双势垒结构设计，有效抑制了扩散电流、产生-复合电流和隧穿电流。仿真结果表明，在77k、-0.5v偏压下，器件的暗电流密度可低至4.2×10-7a/cm2。

17、（2）本发明通过在吸收层中引入insb界面层，实现了超晶格整体的应变平衡，减少了界面态密度，提高了少子寿命，从源头降低了srh复合相关的暗电流。

18、（3）本发明通过al2o3钝化层有效抑制了台面侧壁的表面漏电流，进一步降低了器件的总暗电流。

19、（4）本发明采用分子束外延技术生长，与现有iii-v族半导体工艺线兼容，适合大规模生产。

1.一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，其特征在于，自下而上依次包括：gasb衬底，gasb缓冲层，下接触层，电子势垒层，吸收层，空穴势垒层，上接触层，盖层；

2.根据权利要求1所述的一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，其特征在于，所述吸收层包括中波红外吸收层和/或长波红外吸收层；所述吸收层的总厚度为1.5~3μm。

3.根据权利要求2所述的一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，其特征在于，所述中波红外吸收层的超晶格周期由8~10ml inas/1ml insb/8~10ml gasb组成。

4.根据权利要求2所述的一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，其特征在于，所述长波红外吸收层的超晶格周期由12~15ml inas/1ml insb/6~8ml gasb组成。

5.根据权利要求1所述的一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，其特征在于，所述gasb缓冲层的参数包括：厚度为0.5~1.0μm，采用be进行p型掺杂，掺杂浓度为1×1016~5×1016cm-3。

6.根据权利要求1所述的一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，其特征在于，所述下接触层的参数包括：超晶格周期由8ml inas/8ml gasb组成，总厚度为0.5~1μm，采用si进行n型掺杂，掺杂浓度为1×1018~3×1018cm-3。

7.根据权利要求1所述的一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，其特征在于，所述上接触层的参数包括：超晶格周期由8ml inas/8ml gasb组成，总厚度为0.3~0.8μm，采用be进行p型掺杂，掺杂浓度为1×1018~3×1018cm-3。

8.根据权利要求1所述的一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，其特征在于，所述电子势垒层的参数包括：超晶格周期由2~4ml inas/2~4ml gasb/1~2ml alsb/2~4ml gasb组成，总厚度为100~300nm。

9.根据权利要求1所述的一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，其特征在于，所述空穴势垒层的参数包括：超晶格周期由2~4ml inas/2~4ml gasb/1~2ml alsb/2~4ml gasb组成，总厚度为100~200nm。

10.根据权利要求1所述的一种低暗电流的inas/gasb ii类超晶格红外探测器，其特征在于，所述盖层为非故意掺杂inas层，厚度为5~20nm；所述钝化层为al2o3层，厚度为50~200nm；所述电极包括上电极和下电极，上电极设置在盖层上，下电极设置在下接触层上；所述电极为ti/pt/au金属层。