一种近红外探测器及其制备方法
【专利摘要】本申请公开了一种近红外探测器及其制备方法，其中，所述近红外探测器包括：衬底；位于所述衬底表面的缓冲层；位于所述缓冲层背离所述衬底一侧的吸收层；位于所述吸收层背离所述缓冲层一侧的窗口层；所述窗口层为二硫化钼层。二硫化钼可表现出P型半导体的性质，且在近红外波段具有很好的透光性，使其可以作为所述近红外探测器的窗口层；更为重要的是，所述二硫化钼层在近红外波段可以产生显著的表面等离激元效应，从而增强所述近红外探测器对入射近红外光的吸收(增强光捕获作用)，进而提高所述近红外探测器的量子效率。
【专利说明】
一种近红外探测器及其制备方法
技术领域
[0001]本申请涉及光电子材料与器件技术领域，更具体地说，涉及一种近红外探测器及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在近红外1_3μπι波段中，很多物质具有独特的光谱特性。因此近红外探测在资源调查、环境监控、医学诊断、夜视成像等领域都有着重要的作用。近红外探测器的结构如图1所示，包括:衬底11;位于所述衬底11表面的缓冲层12;位于所述缓冲层12背离所述衬底11 一侧的吸收层13以及位于所述吸收层13背离所述缓冲层12—侧的窗口层14。其中，所述窗口层14由透光的P型材料(在铟镓砷近红外探测器中一般为磷化铟材料)构成，衬底11为N型材料构成;在所述近红外探测器工作时，近红外光线通过所述窗口层14进入器件内部，由于光生伏特效应在所述吸收层13内产生光生载流子;所述光生载流子中的空穴通过位于所述窗口层14表面的第一电极(附图1中未示出)导出，所述光生载流子中的电子通过位于所述窗口层14表面的第二电极(附图1中未示出)导出，以实现光信号向电信号的转变，从而实现对近红外光的探测。但是目前能够实现宽谱近红外波段探测的近红外探测器的量子效率较低，难以满足实际应用的需求。
[0003]因此，亟需一种量子效率较高的近红外探测器。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供了一种近红外探测器及其制作方法，以实现改善近红外探测器的量子效率的目的。
[0005]为实现上述技术目的，本发明实施例提供了如下技术方案:
[0006]—种近红外探测器，包括:
[0007]衬底；
[0008]位于所述衬底表面的缓冲层；
[0009]位于所述缓冲层背离所述衬底一侧的吸收层；
[0010]位于所述吸收层背离所述缓冲层一侧的窗口层；
[0011]所述窗口层为二硫化钼层。
[0012]优选的，所述衬底为N型砷化镓单晶衬底或N型磷化铟单晶衬底；
[0013]所述缓冲层和吸收层均为采用金属有机化合物化学气相沉积MOCVD法生长的铟镓神层。
[0014]优选的，构成所述铟镓砷层的铟镓砷化学式为InxGa1IAs，其中X的取值范围为0.53-1，不包括端点值。
[0015]优选的，所述二硫化钼层为至少一层P型二硫化钼薄膜。
[0016]优选的，所述缓冲层的厚度的取值范围为50nm-500nm，包括端点值；
[0017]所述吸收层的厚度的取值范围为I.5μπι-5μπι，包括端点值。
[0018]一种近红外探测器的制备方法，包括:
[0019]获取衬底；
[0020]在所述衬底表面生长缓冲层；
[0021 ]在所述缓冲层背离所述衬底一侧表面生长吸收层；
[0022]在所述吸收层背离所述缓冲层一侧表面制备二硫化钼层作为窗口层。
[0023]优选的，在所述衬底表面生长缓冲层包括:
[0024]在第一预设温度下，在所述衬底表面采用金属有机化合物化学气相沉积MOCVD法生长缓冲层；
[0025]将温度由第一预设温度升至第二预设温度，并保持第三预设温度第一预设时间，形成所述缓冲层。
[0026]优选的，在所述吸收层背离所述缓冲层一侧表面制备二硫化钼层作为窗口层包括:
[0027]采用化学气相沉积法在所述吸收层背离所述缓冲层一侧表面制备至少一层P型二硫化钼薄膜。
[0028]优选的，所述衬底为N型砷化镓单晶衬底或N型磷化铟单晶衬底；
[0029]所述缓冲层和吸收层均为铟镓砷层。
[0030]优选的，构成所述铟镓砷层的化学式为InxGa1-xAS，其中X的取值范围为0.53-1，不包括端点值。
[0031]从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种近红外探测器及其制备方法，其中，所述近红外探测器以二硫化钼层作为窗口层，以提高所述近红外探测器的量子效率。这是因为发明人研究发现二硫化钼可表现出P型半导体的性质，且在近红外波段具有很好的透光性，使其可以作为所述近红外探测器的窗口层;更为重要的是，所述二硫化钼层在近红外波段可以产生显著的表面等离激元效应，从而增强所述近红外探测器对入射近红外光的吸收(增强光捕获作用)，进而提高所述近红外探测器的量子效率。
【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0033]图1为现有技术中的近红外探测器的结构示意图；
[0034]图2为本申请的一个实施例提供的一种近红外探测器的结构示意图；
[0035]图3为本申请的一个实施例提供的一种近红外探测器的制备方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]本申请实施例提供了一种近红外探测器，如图2所示，包括:
[0038]衬底100;
[0039]位于所述衬底100表面的缓冲层200;
[0040]位于所述缓冲层200背离所述衬底100—侧的吸收层300;
[0041 ]位于所述吸收层300背离所述缓冲层200—侧的窗口层400;
[0042I 所述窗口层400为二硫化钼层。
[0043]在本实施例中，所述衬底100为N型衬底。所述缓冲层200和吸收层300可利用外延生长技术或物理气相沉积技术或化学气相沉积技术或原子束技术生长，本申请对所述缓冲层200和吸收层300采用的具体生长技术并不做限定，具体视实际情况而定。
[0044]—般而言，在所述窗口层400背离所述吸收层300—侧表面具有第一电极，在所述衬底100背离所述缓冲层200—侧表面具有第二电极。在所述近红外探测器工作时，近红外光线通过所述窗口层400进入器件内部，由于光生伏特效应在所述吸收层300内产生光生载流子;所述光生载流子中的空穴通过所述第一电极导出，所述光生载流子中的电子通过所述第二电极导出，实现光信号向电信号的转变，从而实现对近红外光的探测。
[0045]由于所述二硫化钼层中带有缺陷，使其表现出P型半导体的性质。且在近红外波段具有很好的透光性，使其可以作为所述近红外探测器的窗口层400;更为重要的是，所述二硫化钼层在近红外波段可以产生显著的表面等离激元效应。所述表面等离激元效应是指当入射光波(近红外光)入射到所述窗口层与吸收层的分界面时，窗口层中的自由电子发生集体振荡，光波与自由电子親合而形成一种近场电磁波，如果自由电子的振荡频率与入射光波的频率一致就会产生共振，在共振状态下近场电磁波构成的电磁场的能量被有效地转换为自由电子的集体振动能，这时所述电磁场被局限在很小的范围内并发生增强的现象。研究表明所述表面等离激元效应可以产生很强的近场增强效应，同时会增强散射截面值。因此表面等离激元效应是增强所述近红外探测器对入射近红外光的吸收(增强光捕获作用)的有效手段，从而实现提高以二硫化钼层作为窗口层400的近红外探测器的量子效率的目的。
[0046]进一步的，二硫化钼内的钼原子和硫原子之间构成共价键，具有类石墨烯结构，不但具有石墨烯的结构稳定等优异性质，而且可以通过调节二硫化钼层的厚度来改变自身的禁带宽度，因此可以广泛应用于各种类型的近红外探测器中。并且钼和硫为天然矿物，储量丰富且价格低廉，使得应用钼原子和硫原子的简单化合物二硫化钼层作为窗口层400的近红外探测器的成本较低。
[0047]在上述实施例的基础上，在本申请的一个优选实施例中，所述二硫化钼层为经过退火处理后的二硫化钼层;二硫化钼层在经过退火处理后其成膜性能更好，使得所述第一电极与所述二硫化钼层的接触更加平整，减少因二硫化钼层内部缺陷而引起的电学短路，从而提高了器件的稳定性。
[0048]所述第一电极和第二电极可以为金电极，也可以是铂金电极或其他金属电极，本申请对所述第一电极和第二电极的具体种类并不做限定，具体视实际情况而定。
[0049]在上述实施例的基础上，在本申请的一个具体实施例中，所述衬底100为N型砷化镓单晶衬底100或N型磷化铟单晶衬底100;
[0050]所述缓冲层200和吸收层300均为采用金属有机化合物化学气相沉积MOCVD法生长的铟镓砷层。
[0051 ] 在本实施例中，所述近红外探测器为PIN型铟镓砷近红外探测器，其中，缓冲层200和吸收层300作为I层，衬底100为N层，二硫化钼层作为P层。PIN结构的近红外探测器具有对近红外光的响应速度快的优点。并且由于二硫化钼层所起到的等离激元效应，大大增加了所述近红外探测器中的光传输通道，增强了所述近红外探测器对入射近红外光的吸收，进而提高了所述近红外探测器的量子效率。
[0052]在本实施例中，所述缓冲层200和吸收层300采用金属有机化合物化学气相沉积(Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n，MOCVD)两步法生长，即首先在所述衬底 100上低温生长一层掺杂Si的铟镓砷三元系材料作为缓冲层200，然后再高温生长掺杂Si的铟镓砷层作为所述吸收层300。采用MOCVD制备所述吸收层300和缓冲层200可以有效改善吸收层300的晶格质量，从而达到降低所述近红外探测器暗电流，进而提升所述近红外探测器的光电性能的目的。所述铟镓砷材料中掺杂Si的目的是改良所述铟镓砷材料的材料特性，其具体原理已为本领域技术人员所熟知，本申请在此不做赘述。
[0053]对于本申请实施例中的近红外探测器而言，其吸收层300中铟组分的含量越高，铟镓砷近红外探测器可探测的近红外波段就越宽。但是伴随着铟组分的增加，吸收层300材料与衬底100之间的晶格失配问题越发严重，从而降低了作为吸收层300的铟镓砷材料的质量，导致铟镓砷近红外探测器的暗电流过大，从而降低所述近红外探测器的光电性能。而在本实施例中，所述缓冲层200除了作为I层的一部分以外，还起到了缓冲所述吸收层300与衬底100之间的晶格失配的作用，以降低对作为吸收层300的铟镓砷材料的生长要求，从而降低所述近红外探测器的暗电流，进而提高所述近红外探测器的光电性能。进一步的，由于作为所述窗口层400的二硫化钼层的表面等离激元效应，使得所述近红外探测器的光捕获能力进一步增强，从而进一步提高所述近红外探测器的量子效率，使得所述近红外探测器可以探测波长范围更广的近红外光线；同时由于所述二硫化钼材料极高的迀移率，使得所述近红外探测器对于近红外光线的响应速度极快。
[0054]在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，构成所述铟镓砷层的铟镓砷化学式为1114&1148，其中1的取值范围为0.53-1，不包括端点值。
[0055]在本实施例中，所述铟镓砷层为高铟组分的铟镓砷层，正如上面的分析，铟镓砷PIN型近红外探测器中作为所述吸收层300的铟镓砷层中铟组分越高，所述红外探测器的可探测波长的波段就越宽，在本实施例中，X的取值大于0.53，使得所述铟镓砷层的铟组分较高，从而由高铟组分的吸收层300构成的所述近红外探测器的可探测波长的波段较宽。
[0056]在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，所述二硫化钼层为至少一层P型二硫化钼薄膜。
[0057]所述二硫化钼层的厚度的变化可以改变其自身的禁带宽度，以使其应用于不同种类的近红外探测器中。一层P型二硫化钼薄膜是指由一层二硫化钼分子构成的薄膜，而二硫化钼层的厚度由所述P型二硫化钼薄膜的层数决定。
[0058]在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，所述缓冲层200的厚度的取值范围为50nm-500nm，包括端点值；
[0059]所述吸收层300的厚度的取值范围为I.5μπι-5μπι，包括端点值。
[0060]需要说明的是，在本申请的一个优选实施例中，所述缓冲层200的厚度的优选取值为lOOnm，所述吸收层300的厚度的优选取值为3μπι。本申请对所述缓冲层200的厚度以及吸收层300的厚度的具体取值并不做限定，具体视实际情况而定。
[0061]相应的，本申请实施例还提供了一种近红外探测器的制备方法，如图3所示，包括:
[0062]SlOl:获取衬底 100。
[0063]所述衬底100为N型衬底，可以为N型砷化镓单晶衬底100或N型磷化铟单晶衬底100。本申请对所述衬底100的具体种类并不做限定，具体视实际情况而定。
[0064]S102:在所述衬底100表面生长缓冲层200，
[0065]所述缓冲层200可利用外延生长技术或物理气相沉积技术或化学气相沉积技术或原子束技术生长，本申请对所述缓冲层200采用的具体生长技术并不做限定，具体视实际情况而定。
[0066]在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在所述衬底100表面生长缓冲层200包括:
[0067]S1021:在第一预设温度下，在所述衬底100表面采用金属有机化合物化学气相沉积MOCVD法生长缓冲层200 ；
[0068]S1022:将温度由第一预设温度升至第二预设温度，并保持第三预设温度第一预设时间，形成所述缓冲层200。
[0069]需要说明的是，所述第一预设温度的取值范围可以为440°C-46(TC，包括端点值；所述第二预设温度的取值范围可以为560°C-60(TC;所述第三预设温度等于第二预设温度-30°C。在本申请的一个优选实施例中，所述第一预设温度的优选取值为450°C，所述第二预设温度的优选取值为580°C，所述第三预设温度的优选取值为550°C。在第一预设温度下，在所述衬底100表面外延生长缓冲层200后，将温度由第一预设温度升至第二预设温度，并保持第三预设温度第一预设时间，以释放由于衬底100与吸收层300之间的晶格失配所造成的应力，并使得所述缓冲层200表面形成吸收层300的生长界面。
[ΟΟΤ?]所述第一预设取值的取值范围可以为3min-5min，包括端点值。本申请对所述第一预设取值的具体取值并不做限定，具体视实际情况而定。
[0071]S103:在所述缓冲层200背离所述衬底100—侧表面生长吸收层300。
[0072]同样的，可以所述吸收层300可利用外延生长技术或物理气相沉积技术或化学气相沉积技术或原子束技术生长，本申请对所述吸收层300采用的具体生长技术并不做限定，具体视实际情况而定。
[0073]在本申请的一个实施例中，在所述缓冲层200背离所述衬底100—侧表面生长吸收层300包括:
[0074]在第二预设温度下，在所述缓冲层200背离所述衬底100—侧表面生长吸收层300。
[0075]在本实施例中，所述缓冲层200和吸收层300采用金属有机化合物化学气相沉积(Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n，M0CVD)两步法生长，即首先在所述衬底 100上低温生长一层掺杂Si的铟镓砷三元系材料作为缓冲层200，然后再高温生长掺杂Si的铟镓砷层作为所述吸收层300。采用MOCVD制备所述吸收层300和缓冲层200可以有效改善吸收层300的晶格质量，从而达到降低所述近红外探测器暗电流，进而提升所述近红外探测器的光电性能的目的。所述铟镓砷材料中掺杂Si的目的是改良所述铟镓砷材料的材料特性，其具体原理已为本领域技术人员所熟知，本申请在此不做赘述。
[0076]对于本申请实施例中的近红外探测器而言，其吸收层300中铟组分的含量越高，铟镓砷近红外探测器可探测的近红外波段就越宽。但是伴随着铟组分的增加，吸收层300材料与衬底100之间的晶格失配问题越发严重，从而降低了作为吸收层300的铟镓砷材料的质量，导致铟镓砷近红外探测器的暗电流过大，从而降低所述近红外探测器的光电性能。而在本实施例中，所述缓冲层200除了作为I层的一部分以外，还起到了缓冲所述吸收层300与衬底100之间的晶格失配的作用，以降低对作为吸收层300的铟镓砷材料的生长要求，从而降低所述近红外探测器的暗电流，进而提高所述近红外探测器的光电性能。进一步的，由于作为所述窗口层400的二硫化钼层的表面等离激元效应，使得所述近红外探测器的光捕获能力进一步增强，从而进一步提高所述近红外探测器的量子效率，使得所述近红外探测器可以探测波长范围更广的近红外光线；同时由于所述二硫化钼材料极高的迀移率，使得所述近红外探测器对于近红外光线的响应速度极快。
[0077]S104:在所述吸收层300背离所述缓冲层200—侧表面制备二硫化钼层作为窗口层400。
[0078]在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，在所述吸收层300背离所述缓冲层200—侧表面制备二硫化钼层作为窗口层400包括:
[0079]采用化学气相沉积法在所述吸收层300背离所述缓冲层200—侧表面制备至少一层P型二硫化钼薄膜。
[0080]所述二硫化钼层的厚度的变化可以改变其自身的禁带宽度，以使其应用于不同种类的近红外探测器中。一层P型二硫化钼薄膜是指由一层二硫化钼分子构成的薄膜，而二硫化钼层的厚度由所述P型二硫化钼薄膜的层数决定。本申请对所述P型二硫化钼薄膜的层数并不做限定，具体视实际情况而定。
[0081 ] 一般而言，在所述窗口层400背离所述吸收层300—侧表面具有第一电极，在所述衬底100背离所述缓冲层200—侧表面具有第二电极。在所述近红外探测器工作时，近红外光线通过所述窗口层400进入器件内部，由于光生伏特效应在所述吸收层300内产生光生载流子;所述光生载流子中的空穴通过所述第一电极导出，所述光生载流子中的电子通过所述第二电极导出，实现光信号向电信号的转变，从而实现对近红外光的探测。
[0082]由于所述二硫化钼层中带有缺陷，使其表现出P型半导体的性质。且在近红外波段具有很好的透光性，使其可以作为所述近红外探测器的窗口层400;更为重要的是，所述二硫化钼层在近红外波段可以产生显著的表面等离激元效应。所述表面等离激元效应是指当入射光波(近红外光)入射到所述窗口层400与吸收层300的分界面时，窗口层400中的自由电子发生集体振荡，光波与自由电子親合而形成一种近场电磁波，如果自由电子的振荡频率与入射光波的频率一致就会产生共振，在共振状态下近场电磁波构成的电磁场的能量被有效地转换为自由电子的集体振动能，这时所述电磁场被局限在很小的范围内并发生增强的现象。研究表明所述表面等离激元效应可以产生很强的近场增强效应，同时会增强散射截面值。因此表面等离激元效应是增强所述近红外探测器对入射近红外光的吸收(增强光捕获作用)的有效手段，从而实现提高以二硫化钼层作为窗口层400的近红外探测器的量子效率的目的。
[0083]进一步的，二硫化钼内的钼原子和硫原子之间构成共价键，具有类石墨烯结构，不但具有石墨烯的结构稳定等优异性质，而且可以通过调节二硫化钼层的厚度来改变自身的禁带宽度，因此可以广泛应用于各种类型的近红外探测器中。并且钼和硫为天然矿物，储量丰富且价格低廉，使得应用钼原子和硫原子的简单化合物二硫化钼层作为窗口层400的近红外探测器的成本较低。
[0084]在上述实施例的基础上，在本申请的一个优选实施例中，所述二硫化钼层为经过退火处理后的二硫化钼层;二硫化钼层在经过退火处理后其成膜性能更好，使得所述第一电极与所述二硫化钼层的接触更加平整，减少因二硫化钼层内部缺陷而引起的电学短路，从而提高了器件的稳定性。
[0085]所述第一电极和第二电极可以为金电极，也可以是铂金电极或其他金属电极，本申请对所述第一电极和第二电极的具体种类并不做限定，具体视实际情况而定。
[0086]在上述实施例的基础上，在本申请的一个具体实施例中，所述衬底100为N型砷化镓单晶衬底或N型磷化铟单晶衬底；
[0087]所述缓冲层200和吸收层300均为铟镓砷层。
[0088]在本实施例中，所述近红外探测器为PIN型铟镓砷近红外探测器，其中，缓冲层200和吸收层300作为I层，衬底100为N层，二硫化钼层作为P层。PIN结构的近红外探测器具有对近红外光的响应速度快的优点。并且由于二硫化钼层所起到的等离激元效应，大大增加了所述近红外探测器中的光传输通道，增强了所述近红外探测器对入射近红外光的吸收，进而提高了所述近红外探测器的量子效率。
[0089]在本实施例中，所述缓冲层200和吸收层300采用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n，MOCVD)两步法生长，即首先在所述衬底 100上低温生长一层掺杂Si的铟镓砷三元系材料作为缓冲层200，然后再高温生长掺杂Si的铟镓砷层作为所述吸收层300。所述铟镓砷材料中掺杂Si的目的是改良所述铟镓砷材料的材料特性，其具体原理已为本领域技术人员所熟知，本申请在此不做赘述。
[0090]对于本申请实施例中的近红外探测器而言，其吸收层300中铟组分的含量越高，铟镓砷近红外探测器可探测的近红外波段就越宽。但是伴随着铟组分的增加，吸收层300材料与衬底100之间的晶格失配问题越发严重，从而降低了作为吸收层300的铟镓砷材料的质量，导致铟镓砷近红外探测器的暗电流过大，从而降低所述近红外探测器的光电性能。而在本实施例中，所述缓冲层200除了作为I层的一部分以外，还起到了缓冲所述吸收层300与衬底100之间的晶格失配的作用，以降低对作为吸收层300的铟镓砷材料的生长要求，从而降低所述近红外探测器的暗电流，进而提高所述近红外探测器的光电性能。进一步的，由于作为所述窗口层400的二硫化钼层的表面等离激元效应，使得所述近红外探测器的光捕获能力进一步增强，从而进一步提高所述近红外探测器的量子效率，使得所述近红外探测器可以探测波长范围更广的近红外光线；同时由于所述二硫化钼材料极高的迀移率，使得所述近红外探测器对于近红外光线的响应速度极快。
[0091]在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，构成所述铟镓砷层的铟镓砷化学式为1114&1148，其中1的取值范围为0.53-1，不包括端点值。
[0092]在本实施例中，所述铟镓砷层为高铟组分的铟镓砷层，正如上面的分析，铟镓砷PIN型近红外探测器中作为所述吸收层300的铟镓砷层中铟组分越高，所述红外探测器的可探测波长的波段就越宽，在本实施例中，X的取值大于0.53，使得所述铟镓砷层的铟组分较高，从而由高铟组分的吸收层300构成的所述近红外探测器的可探测波长的波段较宽。
[0093]在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，所述缓冲层200的厚度的取值范围为50nm-500nm，包括端点值；
[0094]所述吸收层300的厚度的取值范围为I.5μπι-5μπι，包括端点值。
[0095]需要说明的是，在本申请的一个优选实施例中，所述缓冲层200的厚度的优选取值为lOOnm，所述吸收层300的厚度的优选取值为3μπι。本申请对所述缓冲层200的厚度以及吸收层300的厚度的具体取值并不做限定，具体视实际情况而定。
[0096]在上述实施例的基础上，本申请的一个具体实施例具体说明了一种截止波长为
2.5μπι的铟镓砷近红外探测器的制备流程:
[0097]S201:在掺杂S原子的N型磷化铟衬底上采用MOCVD法在450 °C生长一层10nm的In0.sGa0.2As层作为所述缓冲层200;
[0098]S202:将环境温度由450°C升高至580°C，并在550°C恒温3-5min，使所述缓冲层200退火重结晶，形成生长界面；
[0099]S203:采用MOCVD法在550°C生长一层3μπι低掺杂N型In0.8Ga0.2As层作为所述吸收层300；
[0100]S204:利用DVD法在所述吸收层300表面制备至少一层二硫化钼薄膜，形成PIN型铟镓砷近红外探测器。
[0101]综上所述，本申请实施例提供了一种近红外探测器及其制备方法，其中，所述近红外探测器以二硫化钼层作为窗口层400，以提高所述近红外探测器的量子效率。这是因为发明人研究发现二硫化钼可表现出P型半导体的性质，且在近红外波段具有很好的透光性，使其可以作为所述近红外探测器的窗口层400;更为重要的是，所述二硫化钼层在近红外波段可以产生显著的表面等离激元效应，从而增强所述近红外探测器对入射近红外光的吸收(增强光捕获作用)，进而提高所述近红外探测器的量子效率。
[0102]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0103]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种近红外探测器，其特征在于，包括: 衬底； 位于所述衬底表面的缓冲层； 位于所述缓冲层背离所述衬底一侧的吸收层； 位于所述吸收层背离所述缓冲层一侧的窗口层； 所述窗口层为二硫化钼层。2.根据权利要求1所述的近红外探测器，其特征在于，所述衬底为N型砷化镓单晶衬底或N型磷化铟单晶衬底； 所述缓冲层和吸收层均为采用金属有机化合物化学气相沉积MOCVD法生长的铟镓砷层。3.根据权利要求2所述的近红外探测器，其特征在于，构成所述铟镓砷层的铟镓砷化学式为111{&148，其中1的取值范围为0.53-1，不包括端点值。4.根据权利要求1所述的近红外探测器，其特征在于，所述二硫化钼层为至少一层P型二硫化钼薄膜。5.根据权利要求1所述的近红外探测器，其特征在于，所述缓冲层的厚度的取值范围为50nm-500nm，包括端点值； 所述吸收层的厚度的取值范围为I.5μπι-5μπι，包括端点值。6.一种近红外探测器的制备方法，其特征在于，包括: 获取衬底； 在所述衬底表面生长缓冲层； 在所述缓冲层背离所述衬底一侧表面生长吸收层； 在所述吸收层背离所述缓冲层一侧表面制备二硫化钼层作为窗口层。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述衬底表面生长缓冲层包括: 在第一预设温度下，在所述衬底表面采用金属有机化合物化学气相沉积MOCVD法生长缓冲层； 将温度由第一预设温度升至第二预设温度，并保持第三预设温度第一预设时间，形成所述缓冲层。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述吸收层背离所述缓冲层一侧表面制备二硫化钼层作为窗口层包括: 采用化学气相沉积法在所述吸收层背离所述缓冲层一侧表面制备至少一层P型二硫化钼薄膜。9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底为N型砷化镓单晶衬底或N型磷化铟单晶衬底； 所述缓冲层和吸收层均为铟镓砷层。10.根据权利要求9任一项所述的方法，其特征在于，构成所述铟镓砷层的化学式为11^&1—上，其中1的取值范围为0.53-1，不包括端点值。
【文档编号】H01L31/18GK105895728SQ201610344859
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】张志伟, 繆国庆, 宋航, 黎大兵, 蒋红, 李志明, 陈仁, 陈一仁, 孙晓娟
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所