一種光電探測器及其制備方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光電探測器。
【【背景技術(shù)】】
[0002]光電探測器是利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種光探測器件。光電探測器在軍事和國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有廣泛用途。在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度計(jì)量等；在紅外波段主要用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外熱成像、紅外遙感等方面。
[0003]光電探測器的工作原理是基于光電效應(yīng)，當(dāng)有光照射到PN結(jié)上時(shí)，光子在PN結(jié)的空間電荷區(qū)內(nèi)被材料吸收，產(chǎn)生電子和空穴，在內(nèi)建電場的作用下，電子和空穴分別向η型和Ρ型區(qū)域運(yùn)動形成電流。通常情況下電路中的電流和光照強(qiáng)度呈線性關(guān)系，光強(qiáng)越強(qiáng)，電路中的電流也會越大，但是當(dāng)照射光強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)，光電探測器的光電流不再隨光強(qiáng)增加而線性增加，出現(xiàn)所謂的飽和現(xiàn)象。
[0004]特別是隨著大功率LED和大功率半導(dǎo)體激光器的發(fā)展，對強(qiáng)光的探測和測量變得越來越急迫。一般的光電探測器在大的光功率下都會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象而不能給出準(zhǔn)確的發(fā)光器件的光功率信息。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種光電探測器，該光電探測器能夠提供準(zhǔn)確的光功率信肩、Ο
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007]—種光電探測器，包括:依次設(shè)置的第一層、第二層、第三層、第四層和第五層，其中，
[0008]第一層為第一歐姆接觸電極層；
[0009]第二層為襯底；
[0010]第三層為光電轉(zhuǎn)換層；
[0011]第四層為光衰減層；
[0012]第五層為第二歐姆接觸電極層；
[0013]所述光電轉(zhuǎn)換層與所述襯底的材料相同但導(dǎo)電類型相反，所述光衰減層與所述光電轉(zhuǎn)換層的材料相同或所述光衰減層的材料帶隙比所述光電轉(zhuǎn)換層的材料帶隙窄。
[0014]在一些實(shí)施例中，所述襯底為η型或ρ型單晶硅、或單晶砷化鎵。
[0015]在一些實(shí)施例中，所述光衰減層的厚度在1?10微米之間。
[0016]另外，本發(fā)明還提供了一種光電探測器的制備方法，包括下述步驟:
[0017]提供一襯底；
[0018]在所述襯底上表面依次外延生長光電轉(zhuǎn)換層、光衰減層及第二歐姆接觸電極層；
[0019]在所述襯底的下表面生長第一歐姆接觸電極層；
[0020]其中，所述光電轉(zhuǎn)換層與所述襯底的材料相同但導(dǎo)電類型相反，所述光衰減層與所述光電轉(zhuǎn)換層的材料相同或所述光衰減層的材料帶隙比所述光電轉(zhuǎn)換層的材料帶隙窄。
[0021]在一些實(shí)施例中，所述襯底為η型或ρ型單晶硅、或單晶砷化鎵。
[0022]在一些實(shí)施例中，所述光衰減層的厚度在1?10微米之間。
[0023]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于:
[0024]本發(fā)明提供的光電探測器，包括:第一歐姆接觸電極層、襯底、光電轉(zhuǎn)換層、光衰減層和第二歐姆接觸電極層，其中，所述光電轉(zhuǎn)換層與所述襯底的材料相同但導(dǎo)電類型相反，所述光衰減層與所述光電轉(zhuǎn)換層的材料相同或所述光衰減層的材料帶隙比所述光電轉(zhuǎn)換層的材料帶隙窄。本發(fā)明提供的光電探測器，在光電轉(zhuǎn)換層上外延生長光衰減層，所述光衰減層與所述光電轉(zhuǎn)換層的材料相同或所述光衰減層的材料帶隙比所述光電轉(zhuǎn)換層的材料帶隙窄，使得入射至光探測器的強(qiáng)光在到達(dá)ρη結(jié)空間電荷區(qū)之前，大部分被所述光衰減層吸收，當(dāng)光衰減層的厚度固定后，照射到ρη結(jié)空間電荷區(qū)的光強(qiáng)與入射光光強(qiáng)的比例也確定，且該比例在探測器制作完成后會保持穩(wěn)定不變。因此，雖然照射到ρη結(jié)空間電荷區(qū)的光已被光衰減層所衰減，但通過光電流的測量仍然可以確定入射光的光功率，從而能夠提供準(zhǔn)確的光功率信息。
[0025]另外，本發(fā)明還提供了一種光電探測器的制備方法，通過在所述襯底上表面依次外延生長光電轉(zhuǎn)換層、光衰減層及第二歐姆接觸電極層；在所述襯底的下表面生長第一歐姆接觸電極層，得到上述光電探測器，所述光衰減層與所述光電轉(zhuǎn)換層的材料相同或所述光衰減層的材料帶隙比所述光電轉(zhuǎn)換層的材料帶隙窄，從而能夠提供準(zhǔn)確的光功率信息，其制備工藝簡單，可適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。
【【附圖說明】】
[0026]圖1為本發(fā)明提供的光電探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明提供的光電探測器的制備方法的步驟流程圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0028]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0029]在申請文件中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0030]請參閱圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的光電探測器的結(jié)構(gòu)示意圖100，從圖1中可見，光電探測器100包括:依次設(shè)置的第一層、第二層、第三層、第四層和第五層，其中，第一層為第一歐姆接觸電極層110、第二層為襯底120、第三層為光電轉(zhuǎn)換層130、第四層為光衰減層140、第五層為第二歐姆接觸電極層150。
[0031]優(yōu)選地，光電轉(zhuǎn)換層130與襯底120的材料相同但導(dǎo)電類型相反。其中，襯底120為η型或ρ型單晶硅、或單晶砷化鎵?？梢岳斫猓r底120為η型或ρ型單晶硅、或單晶砷化鎵只是其中優(yōu)選的方式，實(shí)際中襯底120還可以采用其他的材料?？梢岳斫猓瑢?dǎo)電類型可以為載流子型導(dǎo)電。
[0032]光衰減層140與光電轉(zhuǎn)換層130的材料相同或光衰減層140的材料帶隙比光電轉(zhuǎn)換層130的材料帶隙窄。優(yōu)選地，光衰減層的厚度在1?10微米之間?？梢岳斫?，光衰減層140的厚度由所要探測的光強(qiáng)及材料的吸收系數(shù)確定。例如，當(dāng)Si作為光電轉(zhuǎn)換層時(shí)可以選擇比Si (1.12eV)更窄的Ge(0.67eV)材料作為光衰減層。
[0033]進(jìn)一步地，光衰減層140遠(yuǎn)離ρη結(jié)光電轉(zhuǎn)換層的空間電荷區(qū)，因而其中所發(fā)生的光吸收過程不能形成光電流。
[0034]優(yōu)選地，第一歐姆接觸電極層110和第二歐姆接觸電極層150為鈀和金?？梢岳斫?，第一歐姆接觸電極層110和第二歐姆接觸電極層150還可以采用其他的材料。
[0035]請參閱圖2，為本發(fā)明提供的光電探測器的制備方法的步驟流程圖，包括下述步驟:
[0036]步驟S110:提供一襯底120 ；
[0037]襯底120為η型或ρ型單晶硅、或單晶砷化鎵?？梢岳斫?，襯底120為η型或ρ型單晶硅、或單晶砷化鎵只是其中優(yōu)選的方式，實(shí)際中襯底120還可以采用其他的材料。
[0038]步驟S120:在所述襯底120上表面依次外延生長光電轉(zhuǎn)換層130、光衰減層140及第二歐姆接觸電極層150 ；