一种光电探测器及其制备方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种光电探测器。
【【背景技术】】
[0002]光电探测器是利用半导体材料的光电导效应制成的一种光探测器件。光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。
[0003]光电探测器的工作原理是基于光电效应，当有光照射到PN结上时，光子在PN结的空间电荷区内被材料吸收，产生电子和空穴，在内建电场的作用下，电子和空穴分别向η型和Ρ型区域运动形成电流。通常情况下电路中的电流和光照强度呈线性关系，光强越强，电路中的电流也会越大，但是当照射光强度达到一定程度时，光电探测器的光电流不再随光强增加而线性增加，出现所谓的饱和现象。
[0004]特别是随着大功率LED和大功率半导体激光器的发展，对强光的探测和测量变得越来越急迫。一般的光电探测器在大的光功率下都会出现饱和现象而不能给出准确的发光器件的光功率信息。
【
【发明内容】
】
[0005]本发明的目的在于提供一种光电探测器，该光电探测器能够提供准确的光功率信肩、Ο
[0006]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0007]—种光电探测器，包括:依次设置的第一层、第二层、第三层、第四层和第五层，其中，
[0008]第一层为第一欧姆接触电极层；
[0009]第二层为衬底；
[0010]第三层为光电转换层；
[0011]第四层为光衰减层；
[0012]第五层为第二欧姆接触电极层；
[0013]所述光电转换层与所述衬底的材料相同但导电类型相反，所述光衰减层与所述光电转换层的材料相同或所述光衰减层的材料带隙比所述光电转换层的材料带隙窄。
[0014]在一些实施例中，所述衬底为η型或ρ型单晶硅、或单晶砷化镓。
[0015]在一些实施例中，所述光衰减层的厚度在1?10微米之间。
[0016]另外，本发明还提供了一种光电探测器的制备方法，包括下述步骤:
[0017]提供一衬底；
[0018]在所述衬底上表面依次外延生长光电转换层、光衰减层及第二欧姆接触电极层；
[0019]在所述衬底的下表面生长第一欧姆接触电极层；
[0020]其中，所述光电转换层与所述衬底的材料相同但导电类型相反，所述光衰减层与所述光电转换层的材料相同或所述光衰减层的材料带隙比所述光电转换层的材料带隙窄。
[0021]在一些实施例中，所述衬底为η型或ρ型单晶硅、或单晶砷化镓。
[0022]在一些实施例中，所述光衰减层的厚度在1?10微米之间。
[0023]采用上述技术方案，本发明的有益效果在于:
[0024]本发明提供的光电探测器，包括:第一欧姆接触电极层、衬底、光电转换层、光衰减层和第二欧姆接触电极层，其中，所述光电转换层与所述衬底的材料相同但导电类型相反，所述光衰减层与所述光电转换层的材料相同或所述光衰减层的材料带隙比所述光电转换层的材料带隙窄。本发明提供的光电探测器，在光电转换层上外延生长光衰减层，所述光衰减层与所述光电转换层的材料相同或所述光衰减层的材料带隙比所述光电转换层的材料带隙窄，使得入射至光探测器的强光在到达ρη结空间电荷区之前，大部分被所述光衰减层吸收，当光衰减层的厚度固定后，照射到ρη结空间电荷区的光强与入射光光强的比例也确定，且该比例在探测器制作完成后会保持稳定不变。因此，虽然照射到ρη结空间电荷区的光已被光衰减层所衰减，但通过光电流的测量仍然可以确定入射光的光功率，从而能够提供准确的光功率信息。
[0025]另外，本发明还提供了一种光电探测器的制备方法，通过在所述衬底上表面依次外延生长光电转换层、光衰减层及第二欧姆接触电极层；在所述衬底的下表面生长第一欧姆接触电极层，得到上述光电探测器，所述光衰减层与所述光电转换层的材料相同或所述光衰减层的材料带隙比所述光电转换层的材料带隙窄，从而能够提供准确的光功率信息，其制备工艺简单，可适应工业化生产。
【【附图说明】】
[0026]图1为本发明提供的光电探测器的结构示意图；
[0027]图2为本发明提供的光电探测器的制备方法的步骤流程图。
【【具体实施方式】】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]在申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0030]请参阅图1，图1为本发明实施例提供的光电探测器的结构示意图100，从图1中可见，光电探测器100包括:依次设置的第一层、第二层、第三层、第四层和第五层，其中，第一层为第一欧姆接触电极层110、第二层为衬底120、第三层为光电转换层130、第四层为光衰减层140、第五层为第二欧姆接触电极层150。
[0031]优选地，光电转换层130与衬底120的材料相同但导电类型相反。其中，衬底120为η型或ρ型单晶硅、或单晶砷化镓。可以理解，衬底120为η型或ρ型单晶硅、或单晶砷化镓只是其中优选的方式，实际中衬底120还可以采用其他的材料。可以理解，导电类型可以为载流子型导电。
[0032]光衰减层140与光电转换层130的材料相同或光衰减层140的材料带隙比光电转换层130的材料带隙窄。优选地，光衰减层的厚度在1?10微米之间。可以理解，光衰减层140的厚度由所要探测的光强及材料的吸收系数确定。例如，当Si作为光电转换层时可以选择比Si (1.12eV)更窄的Ge(0.67eV)材料作为光衰减层。
[0033]进一步地，光衰减层140远离ρη结光电转换层的空间电荷区，因而其中所发生的光吸收过程不能形成光电流。
[0034]优选地，第一欧姆接触电极层110和第二欧姆接触电极层150为钯和金。可以理解，第一欧姆接触电极层110和第二欧姆接触电极层150还可以采用其他的材料。
[0035]请参阅图2，为本发明提供的光电探测器的制备方法的步骤流程图，包括下述步骤:
[0036]步骤S110:提供一衬底120 ；
[0037]衬底120为η型或ρ型单晶硅、或单晶砷化镓。可以理解，衬底120为η型或ρ型单晶硅、或单晶砷化镓只是其中优选的方式，实际中衬底120还可以采用其他的材料。
[0038]步骤S120:在所述衬底120上表面依次外延生长光电转换层130、光衰减层140及第二欧姆接触电极层150 ；