專利名稱：寬光譜范圍的異質(zhì)結(jié)光晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及銦磷系異質(zhì)結(jié)光晶體管，它特別適用于寬范圍的光檢測(cè)。
銦磷系異質(zhì)結(jié)光晶體管由管座、管帽，安裝在管座上的管芯和安裝在管帽上的耦合透鏡所組成，它們封裝成一體，其核心部件是管芯。異質(zhì)結(jié)光晶體管芯有三個(gè)作用區(qū)發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。發(fā)射區(qū)是寬帶隙材料，基區(qū)為窄帶隙材料，它們組成的發(fā)射結(jié)為異質(zhì)結(jié)。該異質(zhì)結(jié)對(duì)于從基區(qū)向發(fā)射區(qū)反向注入的載流子產(chǎn)生附加勢(shì)壘，從而大大提高了發(fā)射結(jié)的注入效率。集電結(jié)可以是同質(zhì)結(jié)也可以是異質(zhì)結(jié)。發(fā)射結(jié)正向偏置，收集結(jié)反向偏置，基區(qū)懸浮。在基區(qū)內(nèi)的光生載流子使得發(fā)射結(jié)正向偏置增大，結(jié)果由于晶體管的作用而使光電流放大。
通常的異質(zhì)結(jié)光晶體管均采用正面光注入，即耦合透鏡與管芯正面準(zhǔn)直。其原理如

圖1所示，它的管芯由正電極1、集電區(qū)2、基區(qū)3、發(fā)射區(qū)4、襯底5和負(fù)電極6構(gòu)成。當(dāng)入射光7通過襯底從發(fā)射區(qū)正面注入時(shí)，由于發(fā)射區(qū)4和基區(qū)3材料本征吸收的限制，只有能量小于發(fā)射區(qū)材料帶隙的光才能到達(dá)基區(qū)，同時(shí)只有能量大于基區(qū)材料帶隙的光才能被基區(qū)所吸收，形成注入基區(qū)的光電流。由本征吸收波長(zhǎng)限制公式λo＝1.24/Eg，可知InGaAs/InP異質(zhì)結(jié)光晶體管的光譜響應(yīng)受發(fā)射區(qū)材料InP(其帶隙300K時(shí)為1.35電子伏特)和基區(qū)材料InGaAs(其帶隙300K時(shí)為0.75電子伏特)的限制。因此其光譜響應(yīng)范圍從1.65微米到0.92微米，如圖3中曲線A所示。
本實(shí)用新型的目的在于為克服已有技術(shù)的不足之處，對(duì)異質(zhì)結(jié)光晶體管結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使其擴(kuò)寬了光譜范圍，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易等特點(diǎn)。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種寬光譜范圍的異質(zhì)結(jié)光晶體管，由封裝成一體的管座、管帽，安裝在管座上的管芯和安裝在管帽上的耦合透鏡所組成，其特征在于所說的管芯側(cè)面與所說的透鏡準(zhǔn)直。
本實(shí)用新型的管芯采用側(cè)面進(jìn)光。其原理如圖2所示，它的管芯由正電極8、集電區(qū)9、基區(qū)10、發(fā)射區(qū)11、襯底12和負(fù)電極13構(gòu)成。入射光14通過自聚焦透鏡15照射在發(fā)射結(jié)上，避免了發(fā)射區(qū)材料InP對(duì)于波長(zhǎng)小于0.92微米光的吸收，從而把銦磷系異質(zhì)結(jié)光晶體管的光譜響應(yīng)擴(kuò)展到可見光段，即從1.65微米擴(kuò)展到0.4微米，如圖3中曲線B所示。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)其一是光譜響應(yīng)范圍寬，它包含了從可見光到近紅外等常用的檢測(cè)光波段。其二是工藝簡(jiǎn)單，制作方便。本實(shí)用新型可廣泛用于紡織、印刷的自動(dòng)測(cè)色，醫(yī)療上的紫外幅射，化學(xué)上的色度對(duì)比，激光功率的檢測(cè)以及光通訊等技術(shù)領(lǐng)域。
附圖簡(jiǎn)要說明圖1為已有技術(shù)術(shù)原理示意圖。
圖2為本實(shí)用新型原理示意圖。
圖3為已有技術(shù)與本實(shí)用新型光譜范圍對(duì)比圖。
圖4為本實(shí)用新型一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種寬光譜范圍的異質(zhì)結(jié)光晶體管實(shí)施例，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。
本實(shí)施例為銦磷系寬光譜范圍的異質(zhì)結(jié)光晶體管芯，發(fā)射結(jié)為異質(zhì)結(jié)，集電結(jié)為同質(zhì)結(jié)，采用液相外延生長(zhǎng)方法制成。在載流子濃度為2×1018/cm3的n型InP襯底上依次生長(zhǎng)n型InP發(fā)射區(qū)、P型InGaA5基區(qū)和n型InGaA5集電區(qū)。發(fā)射區(qū)的厚度為5微米，載流子濃度為1×1018/cm3，基區(qū)的厚度為0.5微米，載流子濃度為1×1017/cm3，集電區(qū)的厚度為3微米，載流子濃度為1×1017/cm3。外延片減薄后，雙面蒸鍍AuGeNi/Au，合金后形成歐姆接觸電極。其構(gòu)造如圖4所示，解理后形成的管芯18鍵合在管座19上，用自聚焦透鏡16和管帽17進(jìn)行耦合封裝。采用自聚焦透鏡是為了提高入射光的耦合效率，使器件更加實(shí)用。
權(quán)利要求1.一種寬光譜范圍的異質(zhì)結(jié)光晶體管，由封裝成一體的管座、管帽，安裝在管座上的管芯和安裝在管帽上的耦合透鏡所組成，其特征在于所說的管芯側(cè)面與所說的透鏡準(zhǔn)直。
2.如權(quán)利要求1所述的光晶體管，其特征在于所說的耦合透鏡為自聚焦透鏡。
專利摘要本實(shí)用新型涉及銦磷系異質(zhì)結(jié)光晶體管,它由封裝成一體的管座、管帽,安裝在管座上的管芯和安裝在管帽上的耦合透鏡所組成,其特征在于所說的管芯側(cè)面與所說的透鏡準(zhǔn)直。本實(shí)用新型對(duì)異質(zhì)結(jié)光晶體管結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),使其擴(kuò)寬了光譜范圍,且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制作容易等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L31/109GK2290115SQ9720038
公開日1998年9月2日 申請(qǐng)日期1997年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月10日
發(fā)明者孫成城, 何淑芳, 江劍平 申請(qǐng)人:清華大學(xué)