紫外双波段氮化镓探测器

摘要

本发明公开了一种紫外双波段氮化镓(GaN)探测器，其探测波长为250-300nm和320-365nm。它的核心是通过利用电介质材料(例如HfO₂和SiO₂)构成高反射率的反射镜来取代传统需要由高Al的Al_xGa_1-xN(0.8≤x＜1)材料来构成反射镜，同时把器件的光敏部分和宝石衬底一起放入由上下反射镜构成的谐振腔中，避开了高Al含量反射镜制备上的难题，只需利用常规的半导体器件工艺就可实现探测波长为250-300nm和320-365nm的谐振腔结构的氮化镓紫外探测器的制备。

主权项

1.一种紫外双波段氮化镓探测器，包括：两面抛光的宝石衬底(1)，其特征在于：在宝石衬底的一面上依次排列沉积10～1000nm厚的下AlN缓冲层(2)，10～50nm厚的Al0.34Ga0.66N吸收层(3)，下电介质隔离层(4)，下反射镜(5)，Al0.34Ga0.66N吸收层(3)为250-300nm波段吸收层；在宝石衬底(1)的另一面上中间区域(6)依次排列沉积10～1000nm厚的上AlN缓冲层(7)，20～40nm厚的GaN吸收层(8)，上电介质隔离层(9)，上反射镜(10)，GaN吸收层(8)为320-365nm波段吸收层；在宝石衬底(1)的另一面上的中间区域(6)的二边区域(11)依次排列沉积上电介质隔离层(12)，上反射镜(13)；下反射镜(5)和上反射镜(13)构成探测波长为250-300nm的谐振腔；下反射镜(5)和上反射镜(10)构成探测波长为320-365nm的谐振腔；所说的二边区域(11)面积是中间区域(6)面积的8-10倍；所说的下电介质隔离层(4)和电介质下反射镜(5)可以为下列任一组电介质材料，交替对数是指反射镜材料的交替生长周期数，每层的厚度是指反射镜材料交替生长时的每层的厚度：隔离层材料 隔离层厚度 反射镜材料 交替对数 每层的厚度SiO2 150～250nm HfO2/SiO2 3.5-5.5 28～41nm/42～60nmSiO2 150～250nm Al2O3/SiO2 20.5-22.5 35～50nm/42～60nmSiO2 150～250nm ZrO2/SiO2 5.5-6.5 30～43nm/42～60nmAl2O3 125～208nm Al2O3/HfO2 8.5-9.5 35～50nm/28～41nmMgF2 163～272nm MgF2/HfO2 4.5-5.5 45～65nm/28～41nmCaF2 163～272nm CaF2/HfO2 4.5-5.5 45～65nm/28～41nmMgF2 163～272nm Al2O3/MgF2 6.5-7.5 35～50nm/45～65nmMgF2 163～272nm ZrO2/MgF2 4.5-5.5 28～41nm/45～65nmCaF2 163～272nm Al2O3/CaF2 6.5-7.5 35～50nm/45～65nmCaF2 163～272nm ZrO2/CaF2 4.5-5.5 28～41nm/45～65nmAl2O3 125～208nm Al2O3/ZrO2 14.5-15.5 35～50nm/28～4lnm；所说的上电介质隔离层(9)和电介质上反射镜(10、13)可以为下列任一组电介质材料，包括交替对数，每层的厚度：隔离层材料 隔离层厚度 反射镜材料 交替对数 每层的厚度SiO2 150～250nm HfO2/SiO2 1.5-2.5 28～41nm/42～60nmSiO2 150～250nm Al2O3/SiO2 3.5-4.5 35～50nm/42～60nmSiO2 150～250nm ZrO2/SiO2 1.5-2.5 30～43nm/42 ～60nmAl2O3 125～208nm Al2O3/HfO2 3.5-4.5 35～50nm/28～41nmMgF2 163～272nm MgF2/HfO2 1.5-2.5 45～65nm/28～41nmCaF2 163～272nm CaF2/HfO2 1.5-2.5 45～65nm/28～41nmMgF2 163～272nm Al2O3/MgF2 2.5-3.5 35～50nm/45～65nmMgF2 163～272nm ZrO2/MgF2 1.5-2.5 28～41nm/45～65nmCaF2 163～272nm Al2O3/CaF2 2.5-3.5 35～50nm/45～65nmCaF2 163～272nm ZrO2/CaF2 1.5-2.5 28～41nm/45～65nmAl2O3 125～208nm Al2O3/ZrO2 4.5-5.5 35～50nm/28～41nm；所说的上述GaN紫外探测器，若是光导器件，In/Au欧母电极层(14)置在GaN吸收层(8)上的四周边缘，上电介质隔离层(9)和上反射镜(10)的侧面，其厚度为10-40nm/100-300nm；In/Au欧母电极层(15)置在Al0.34Ga0.66N吸收层上的四周边缘，下电介质隔离层(4)和下反射镜(5)的侧面，其厚度为10-40nm/100-300nm；若是肖特基器件，在GaN吸收层(8)和上电介质隔离层(9)之间还有半透明的，形成肖特基结的Ni/Au金属层(16)，其厚度为2-8/2-8nm；在Ni/Au金属层(16)上表面的中间有一凸起的加厚的Ni/Au电极层(17)，其厚度为10-40/100-300nm；Ti/Al/Ni/Au电极层(18)置在GaN吸收层上的四周边缘，上电介质隔离层(9)和上反射镜(10)的侧面，其厚度为10-40/50-150/10-40/100-300nm；在Al0.34Ga0.66N吸收层(3)和下电介质隔离层(4)之间还有半透明的，形成肖特基结的Ni/Au金属层(19)，其厚度为2-8/2-8nm；在Ni/Au金属层(19)上表面的中间有一凸起的加厚的Ni/Au电极层(20)，其厚度为10-40/100-300nm；Ti/Al/Ni/Au电极层(21)置在Al0.34Ga0.66N吸收层上的四周边缘，下电介质隔离层(4)和下反射镜(5)的侧面，其厚度为10-40/50-150/10-40/100-300nm。