一种高增益可见和近红外硅基光电探测器及其制备方法

摘要

本发明涉及一种具有高增益的可见和近红外硅基光电探测器制备方法，其是在n型衬底与n⁺型黑硅层之间形成n-n⁺结，该n-n⁺结经过快速热退火处理激活黑硅硫掺杂层中的硫杂质元素；该硫掺杂黑硅层增加了材料对可见和红外光的吸收；该硅基光电探测器器件工作在反偏电压下，硅基光电探测器器件吸收光子产生的光生电子-空穴对在电场的作用下分离，并向两边的电极运动，被电极收集后形成光电流，从而实现了光探测。本发明具有结构简单、工艺简单、易加工和易保存等优点，最突出的，该光电探测器在400nm-2500nm波长范围内，-5V偏压下的响应度均大于为1A／W，在低偏压下实现了高增益。

主权项

一种具有高增益的可见和近红外硅基光电探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：选取n型单晶硅片，并用RCA工艺清洗；步骤2：在一定气压的六氟化硫(SF₆)气体中用飞秒激光辐照n型单晶硅表面制备硫元素重掺杂黑硅层，辐照到单晶硅表面的飞秒激光通量为1kJ/m²‑8kJ/m²，单位面积上接收到的脉冲数为100‑500个；步骤3：用快速热退火方法激活硫元素重掺杂黑硅层中的杂质原子，并修复晶格，去除结构缺陷，在衬底与经过快速热退火处理的硫元素重掺杂黑硅层之间形成n‑n⁺结；步骤4：在硫元素重掺杂黑硅层的吸光面之上沉积介质钝化层；步骤5：在硫元素重掺杂黑硅层边界上制备一正面接触电极；电极面积占黑硅层的面积为1/9‑1/3；步骤6：在n型单晶硅衬底背面制备一背面接触电极，该电极覆盖了整个n型单晶硅衬底背面；至此完成具有高增益的可见和近红外硅基光电探测器的制备；其中所述高增益为所制作的光电探测器的响应波段在400nm‑2500nm，在‑5V偏压下响应度为1A/W‑400A/W；其中可见波段(400nm‑700nm)在‑5V下的响应度为1A/W‑200A/W，近红外波段(700nm‑2500nm)在‑5V下的响应度为1A/W‑400A/W，其中响应峰值出现在波长为1000‑1100nm的范围内，峰值响应度为400A/W；其中各数学符号的具体含义为：nm：纳米，V：伏特，A/W：安培/瓦特。