本發(fā)明涉及化合物半導(dǎo)體光電子材料與器件制造領(lǐng)域，尤其是一種具有非極性吸收層的紫外探測(cè)器。

背景技術(shù)：

紫外探測(cè)在軍事和民用領(lǐng)域具有的重要應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景，如火焰探測(cè)、紫外告警與制導(dǎo)、化學(xué)和生物分析、紫外天文學(xué)研究以及衛(wèi)星通信等領(lǐng)域。algan材料在制備紫外探測(cè)器方面具有巨大的潛力。首先，alxga1-xn材料是直接帶隙半導(dǎo)體材料，通過調(diào)節(jié)al的組分x，可以使其對(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)生的太陽光譜盲區(qū)(220-290nm)。同時(shí)，algan基紫外探測(cè)器還具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、抗震性好、工作電壓低、耐高溫、耐腐蝕、抗輻射、量子效率高、無需濾光片等優(yōu)點(diǎn)。

然而，現(xiàn)有的algan基紫外探測(cè)器的量子效率和靈敏度依然很低，其主要原因?yàn)橹苽涮綔y(cè)器吸收層的材料是極性材料。如圖2所示，由于極性材料制備的吸收層，在垂直于吸收層的方向上存在強(qiáng)度高達(dá)mv/cm量級(jí)的極化電場(chǎng)，且極化電場(chǎng)的方向與p-n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的方向相反，因而對(duì)內(nèi)建電場(chǎng)造成補(bǔ)償，導(dǎo)致吸收層內(nèi)的凈電場(chǎng)減小，使得光生載流子不能被有效收集。此外，當(dāng)吸收層為極性材料時(shí)，會(huì)使得吸收層的能帶發(fā)生傾斜，產(chǎn)生附加勢(shì)壘，阻礙光生載流子的輸運(yùn)，在極大程度上限制了紫外探測(cè)器性能的提高。

為提高紫外探測(cè)器的量子效率和靈敏度，現(xiàn)有技術(shù)通常采用在吸收層內(nèi)制作光子晶體或金屬納米顆粒等方法來提高吸收層對(duì)光的吸收能力。然而現(xiàn)有技術(shù)無法從根本上解決極性材料作為吸收層時(shí)極化電場(chǎng)對(duì)內(nèi)建電場(chǎng)的補(bǔ)償作用所引起的探測(cè)器量子效率低的問題。若要從根本上解決此問題，需滿足極化電場(chǎng)的方向與p-n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的方向相同或者垂直的要求，以消除極化電場(chǎng)對(duì)內(nèi)建電場(chǎng)的補(bǔ)償效應(yīng)，提高紫外探測(cè)器的量子效率和靈敏度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種具有非極性吸收層的紫外探測(cè)器，能夠有效的提高紫外探測(cè)器的量子效率和靈敏度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種具有非極性吸收層的紫外探測(cè)器，包括：自下而上依次設(shè)置的襯底101、aln中間層102、非摻雜algan緩沖層103、n型algan層104、非極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱吸收、分離層105、非摻雜alzga1-zn倍增層106、p型algan層107，在p型algan層107上設(shè)置的p型歐姆電極108，在n型algan層104上設(shè)置的n型歐姆電極109，其中0<x<y<z<1。

優(yōu)選地，所述非極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱吸收分離層105材料可以為(11-20)、(10-10)面等非極性面材料。

優(yōu)選地，所述襯底101可以為極性、半極性、非極性取向的藍(lán)寶石、碳化硅、硅、氧化鋅、氮化鎵、氮化鋁等材料。

優(yōu)選地，所述aln中間層102的厚度為15-5000nm，非摻雜algan緩沖層103的厚度為50-5000nm，n型algan層104的厚度為200-5000nm，非極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱吸收、分離層105的alxga1-xn量子阱的阱寬為1-10nm，alyga1-yn勢(shì)壘的壘厚為1-30nm，重復(fù)周期數(shù)為3-50，非摻雜alzga1-zn倍增層106的厚度為100-250nm，p型algan層107的厚度為50-500nm。

優(yōu)選地，所述非極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱吸收、分離層105和非摻雜alzga1-zn倍增層106中al組分的關(guān)系滿足：0<x<y<z<1。

優(yōu)選地，所述非摻雜alzga1-zn倍增層106既可為單層algan外延層結(jié)構(gòu)，也可以是algan/algan量子阱結(jié)構(gòu)，其中量子阱的阱寬為1-10nm，壘厚為5-30nm，重復(fù)周期數(shù)為3-50。

優(yōu)選地，所述p型歐姆電極108和n型歐姆電極109的材料為ni、al、au、ag或ti中的任何一種金屬或由以上多種金屬構(gòu)成的合金材料。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供的是一種具有非極性吸收層的紫外探測(cè)器，由于采用非極性材料作為吸收層的紫外探測(cè)器，在垂直于吸收層面的方向上不存在極化電場(chǎng)，因此可以從根本上避免吸收層內(nèi)的極化電場(chǎng)對(duì)p-n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的補(bǔ)償作用；同時(shí)，因?yàn)樵诜菢O性吸收層內(nèi)存在平行于吸收層面的極化電場(chǎng)，可以加大電子和空穴在空間上的分離，因而能夠提高紫外探測(cè)器的光生電流；此外，采用非極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱作為紫外探測(cè)器的吸收層，由于量子效應(yīng)的作用，因此可以進(jìn)一步提高紫外探測(cè)器對(duì)紫外光的吸收系數(shù)和橫向載流子遷移率，對(duì)提高紫外探測(cè)器的量子效率和靈敏度具有重大意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具有非極性吸收層的紫外探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)制備的紫外探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，101、襯底；102、aln中間層；103、非摻雜algan緩沖層；104、n型algan層；105、非極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱吸收、分離層；106、非摻雜alzga1-zn倍增層；107、p型algan層；108、p型歐姆電極；109、p型歐姆電極；201、襯底；202、aln中間層；203、非摻雜algan緩沖層；204、n型algan層；205、極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱吸收、分離層；206、非摻雜alzga1-zn倍增層；207、p型algan層；208、p型歐姆電極；209、n型歐姆電極。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種具有非極性吸收層的紫外探測(cè)器，包括：自下而上依次設(shè)置的襯底101、aln中間層102、非摻雜algan緩沖層103、n型algan層104、非極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱吸收、分離層105、非摻雜alzga1-zn倍增層106、p型algan層107，在p型algan層107上設(shè)置的p型歐姆電極108，在n型algan層104上設(shè)置的n型歐姆電極109，其中0<x<y<z<1。

非極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱吸收分離層105材料可以為(11-20)、(10-10)面等非極性面材料。

襯底101可以為極性、半極性、非極性取向的藍(lán)寶石、碳化硅、硅、氧化鋅、氮化鎵、氮化鋁等材料。

aln中間層102的厚度為15-5000nm，非摻雜algan緩沖層103的厚度為50-5000nm，n型algan層104的厚度為200-5000nm，非極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱吸收、分離層105的alxga1-xn量子阱的阱寬為1-10nm，alyga1-yn勢(shì)壘的壘厚為1-30nm，重復(fù)周期數(shù)為3-50，非摻雜alzga1-zn倍增層106的厚度為100-250nm，p型algan層107的厚度為50-500nm。

aln中間層102的厚度為200nm，非摻雜algan緩沖層103的厚度為500nm，n型algan層104的厚度為2000nm,非極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱吸收、分離層105的alxga1-xn量子阱的阱寬為2nm，alyga1-yn勢(shì)壘的壘厚為10nm，重復(fù)周期數(shù)為10，非摻雜alzga1-zn倍增層106的厚度為200nm，p型algan層107的厚度為250nm。

非極性alxga1-xn/alyga1-yn多量子阱吸收、分離層105和非摻雜alzga1-zn倍增層106中al組分的關(guān)系滿足：0<x<y<z<1。

非摻雜alzga1-zn倍增層106既可為單層algan外延層結(jié)構(gòu)，也可以是algan/algan量子阱結(jié)構(gòu)，其中量子阱的阱寬為1-10nm，壘厚為5-30nm，重復(fù)周期數(shù)為3-50。

非摻雜alzga1-zn倍增層106既可為單層algan外延層結(jié)構(gòu)，也可以是algan/algan量子阱結(jié)構(gòu)，其中量子阱的阱寬為2nm，壘厚為10nm，重復(fù)周期數(shù)為10。

p型歐姆電極108和n型歐姆電極109的材料為ni、al、au、ag或ti中的任何一種金屬或由以上多種金屬構(gòu)成的合金材料。

p型歐姆電極108材料為ni/au合金，n型歐姆電極109材料為ti/au合金。

盡管本發(fā)明就優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了示意和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。