專利名稱：AlGaN/PZT紫外/紅外雙波段探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紫外/紅外雙波段探測(cè)器，具體是指AlGaN(鋁鎵氮)/PZT((Pb(ZrxTi1-x)O3)鋯鈦酸鉛)紫外/紅外雙波段探測(cè)器。
背景技術(shù)：
在探測(cè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，提高探測(cè)器件的可靠性、降低探測(cè)系統(tǒng)的虛警率成為亟待解決的重要問(wèn)題。方法之一是系統(tǒng)接收不同波段的目標(biāo)信息。使用兩個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，每個(gè)探測(cè)器探測(cè)不同的波段，系統(tǒng)就可以接收這些目標(biāo)信息，經(jīng)過(guò)處理，顯示出來(lái)。這種利用多個(gè)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)多波段探測(cè)的系統(tǒng)，雖然可以降低系統(tǒng)虛警率，但是系統(tǒng)異常復(fù)雜，而且當(dāng)需要光學(xué)通道配準(zhǔn)時(shí)，還要求光學(xué)系統(tǒng)的精密調(diào)節(jié)。
獲取多波段信息的最好方法就是在一個(gè)探測(cè)器上實(shí)現(xiàn)多個(gè)波段的探測(cè)。這種所謂的雙色(多色)探測(cè)器，結(jié)構(gòu)緊湊，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)波段的同時(shí)同位置探測(cè)，簡(jiǎn)化了光學(xué)系統(tǒng)。
目前報(bào)道的集成雙波段探測(cè)主要集中在紅外和可見(jiàn)波段，美國(guó)、法國(guó)都成功發(fā)展了HgCdTe紅外雙波段焦平面探測(cè)器、GaAlAs/GaAs量子阱超晶格雙波段探測(cè)器。紫外和紅外雙波段集成探測(cè)器的報(bào)道很少，據(jù)我們所知僅有一篇題為“氮化鎵基紫外-紅外雙色集成探測(cè)器”的中國(guó)發(fā)明專利，專利號(hào)200510026720.6。此專利公布的雙色探測(cè)由在藍(lán)寶石襯底上依次排列生長(zhǎng)的n+-GaN電極層、GaN基多量子阱、AlxGa1-xN紫外吸收層、叉指電極組成，利用MSM結(jié)構(gòu)紫外探測(cè)器的叉指電極作為紅外量子阱探測(cè)器的一維光柵，通過(guò)外加偏壓控制實(shí)現(xiàn)雙色探測(cè)。此器件具有使用同一種材料實(shí)現(xiàn)不同波段探測(cè)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，然而由于MSM結(jié)構(gòu)的填充因子低以及量子阱本身的特點(diǎn)，探測(cè)器的量子效率一般會(huì)很低，不易提高。這將使其在很多的應(yīng)用場(chǎng)合中受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以同時(shí)探測(cè)紫外光和紅外光的、高量子效率的、工作于室溫的垂直集成雙波段探測(cè)器件。
本發(fā)明的紫外/紅外雙波段探測(cè)器件，包括藍(lán)寶石襯底，其特征在于在藍(lán)寶石襯底的一面置有AlGaN PIN結(jié)構(gòu)的紫外探測(cè)器件；在藍(lán)寶石襯底的另一面置有通過(guò)溶膠-凝膠法生長(zhǎng)的PZT鐵電復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器件。
所說(shuō)的AlGaN PIN結(jié)構(gòu)的紫外探測(cè)器件包括在藍(lán)寶石襯底的一面通過(guò)分子束外延依次排列生長(zhǎng)的GaN緩沖層2、n型AlGaN層3、I型AlGaN層4和p型AlGaN層5，在n型AlGaN層3上置有下電極10，在p型AlGaN層5上置有上電極11。
所說(shuō)的PZT鐵電復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器件包括在藍(lán)寶石襯底的另一面通過(guò)溶膠-凝膠法依次排列生長(zhǎng)的多孔SiO2隔熱層6、LaNiO3電極層7、PZT薄膜8，在PZT薄膜8上置有通過(guò)蒸發(fā)的Pt電極層9，在LaNiO3電極層7上置有銦柱12，在Pt電極層9上置有銦柱13，銦柱12和銦柱13與同樣長(zhǎng)有銦柱的基板14互連。
本發(fā)明的紫外/紅外雙波段探測(cè)器件的工作過(guò)程是當(dāng)含有紫外、紅外成分的入射光束照射到器件表面時(shí)，首先由AlGaN PIN結(jié)構(gòu)接收紫外光，產(chǎn)生電信號(hào)由電極輸出；紅外光透過(guò)AlGaN層和藍(lán)寶石基片，由PZT鐵電復(fù)合薄膜接收，產(chǎn)生的電信號(hào)通過(guò)與其銦柱倒焊互連的基板輸出。這樣就實(shí)現(xiàn)了紫外/紅外不同波長(zhǎng)光束的同時(shí)同位置探測(cè)。
本發(fā)明的探測(cè)器的最大優(yōu)點(diǎn)在于1.在一個(gè)探測(cè)器上同時(shí)實(shí)現(xiàn)了紫外和紅外兩個(gè)不同波段的信號(hào)探測(cè)，提高了探測(cè)器件的可靠性，降低系統(tǒng)的虛警率。
2.紫外探測(cè)采用具有寬的直接禁帶AlGaN材料，通過(guò)改變組分可以調(diào)節(jié)響應(yīng)波段，可靠性好，量子效率高。紅外探測(cè)采用PZT鐵電薄膜，其制備的工藝可以與紫外探測(cè)的AlGaN兼容。
3.本發(fā)明的探測(cè)器件工作于室溫，簡(jiǎn)便易用。


圖1為本發(fā)明的雙波段探測(cè)器件的材料結(jié)構(gòu)層示意圖；圖2為發(fā)明的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明探測(cè)器件的材料制備見(jiàn)圖1，首先，在雙面拋光的藍(lán)寶石襯底1的一表面上，依次排列外延生長(zhǎng)0.1-1.5微米厚的GaN緩沖層2；0.5-2微米厚Si摻雜濃度為1018cm-3的n型AlGaN層3；0.2-0.4微米厚的I型AlGaN層4；0.2-0.4um厚Mg摻雜濃度為1017cm-3的p型AlGaN層5。
在雙面拋光的藍(lán)寶石襯底1的另一表面上，采用溶膠-凝膠法依次排列生長(zhǎng)0.1-0.5微米厚多孔SiO2隔熱層6；0.02-0.08微米厚LaNiO3電極層7；0.02-0.08微米厚PZT薄膜8。
紫外探測(cè)部分的制備采用常規(guī)的器件制備工藝，利用多步光刻和ICP刻蝕工藝，露出n-AlGaN層3；在n-AlGaN層3上制備下電極10，在p-AlGaN層5上制備上電極11；在被刻蝕材料邊緣和表面，用SiO2絕緣介質(zhì)膜作鈍化處理。
紅外探測(cè)部分的制備同樣，利用光刻膠作保護(hù)層，采用等離子體刻蝕工藝，刻蝕PZT材料，形成PZT探測(cè)單元，同時(shí)刻除LaNiO3多余部分以減小熱串音；生長(zhǎng)SiO2鈍化膜進(jìn)行表面和側(cè)面鈍化，在PZT探測(cè)單元上蒸發(fā)Pt作上電極層9，在上電極層9上制備銦柱13，在LaNiO37上制備銦柱12。銦柱12和銦柱13與同樣長(zhǎng)有銦柱的基板14互連。
工作狀態(tài)確定入射光束照射探測(cè)器表面，從電極10、11輸出紫外光信號(hào)，由基板14上的電極輸出紅外光信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種AlGaN/PZT紫外/紅外雙波段探測(cè)器，包括藍(lán)寶石襯底，其特征在于在藍(lán)寶石襯底的一面置有AlGaN PIN結(jié)構(gòu)的紫外探測(cè)器件；在藍(lán)寶石襯底的另一面置有通過(guò)溶膠-凝膠法生長(zhǎng)的PZT鐵電復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器件；所說(shuō)的AlGaN PIN結(jié)構(gòu)的紫外探測(cè)器件包括在藍(lán)寶石襯底的一面通過(guò)分子束外延依次排列生長(zhǎng)的GaN緩沖層(2)、n型AlGaN層(3)、I型AlGaN層(4)和p型AlGaN層(5)，在n型AlGaN層(3)上置有下電極(10)，在p型AlGaN層(5)上置有上電極(11)；所說(shuō)的PZT鐵電復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器件包括在藍(lán)寶石襯底的另一面通過(guò)溶膠-凝膠法依次排列生長(zhǎng)的多孔SiO2隔熱層(6)、LaNiO3電極層(7)、PZT薄膜(8)，在PZT薄膜(8)上置有通過(guò)蒸發(fā)的Pt電極層(9)，在LaNiO3電極層(7)上置有銦柱(12)，在Pt電極層(9)上置有銦柱(13)，銦柱(12)和銦柱(13)與同樣長(zhǎng)有銦柱的基板(14)互連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種AlGaN/PZT紫外/紅外雙波段探測(cè)器，它利用復(fù)合探測(cè)材料AlGaN/PZT的雙波段吸收特性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)紫外光和紅外光的探測(cè)。入射光束先經(jīng)過(guò)AlGaN PIN結(jié)構(gòu)，能量較高的紫外光被吸收，轉(zhuǎn)化為紫外光電流；能量較低的紅外光透過(guò)藍(lán)寶石襯底，被PZT鐵電薄膜吸收，形成的光電流通過(guò)銦柱倒焊接出。本發(fā)明的雙波段探測(cè)器充分利用了不同材料的探測(cè)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)波段的同時(shí)探測(cè)；同時(shí)，此探測(cè)器工作于室溫，簡(jiǎn)便易用。
文檔編號(hào)H01L31/09GK101075647SQ200710041610
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者張燕, 李向陽(yáng), 孫璟蘭, 孟祥建 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所