1，所述电极6和引脚7、8伸出于封装底座之外。
[0017]图2为本发明中透射式GaAlAs/GaAs光电阴极结构示意图。整体结构自下而上是由η型GaAs衬底、Si3N4增透膜、第一 GaxlAl1I1As缓冲层、第二 Gax2Al1I2As缓冲层、P型GaAs发射层、Cs/O激活层组成。
[0018]所述η型GaAs衬底采用高质量的GaAs(100)衬底，沿着晶向(100)方向对均匀性好的GaAs衬底进行切割，保证其低于13Cnf3的位错密度。Si3N4增透膜降低了入射到GaAlAs缓冲层的光子的反射率，提尚入射光子的尚探测效率。
[0019]所述第一 GaxlAl1-X1As缓冲层选取P型掺杂的GaxlAl1-X1As，掺杂元素为Zn，掺杂方式为梯度掺杂，xl的变化范围由0.39到0.49，掺杂层数m的变化范围是2?5，掺杂浓度从与Si3N4增透膜界面处的1.0 X 1015cm—3变化到与第二GaxlAlpxlAs缓冲层界面处的1.0 X 1017cm—3，形成一个较强的内建电场，第一缓冲层的厚度为I.lum。
[0020]所述第二 Gax2Al1I2As缓冲层同样选取P型掺杂的Gax2Al1I2As,掺杂元素为Zn，掺杂方式为指数掺杂，x2的变化范围由0.49到1.0，掺杂层数η的变化范围是3?8，掺杂浓度从与第一GaxlAl1I1As缓冲层界面处的1.0 X 117Cnf3变化到与GaAs发射层界面处的1.0 X 119Cm―3，形成一个很强的内建电场，第二缓冲层的厚度为0.Sum。缓冲层内形成的两个内建电场以及两个缓冲层之间形成的内建电场有利于入射光子激发的光电子的运动，保证了光电子以很快的漂移速度输运到GaAs发射层，而并未影响到长波段探测情况，同时却提高了蓝、紫光波段的探测，扩展了探测波段。同时，变Al组份的第一GaxlAl1I1As缓冲层、第二Gax2Al1I2As缓冲层设计，有效的降低了 GaAs衬底与GaAs发射层之间的位错，改善了界面特性，降低了缓冲层与发射层界面的光电子复合速率，提高了 GaAlAs/GaAs光电阴极的量子效率，实现高精度、高灵敏度、快速响应的光电探测。
[0021 ]所述GaAs发射层采用P型掺杂的GaAs，掺杂浓度为1.0 X 119Cnf3，厚度为0.5?1.5um0
[0022]所述Cs/O激活层采用“高低温两步激活”法制备，标准的加热净化、“yo-yo”激活之后，再来一次温度较低的加热和“yo-yo”激活，Cs/O激活层使阴极达到负电子亲和势状态(NEA)，能够提高阴极灵敏度。
[0023]图3为本发明采用的透射式GaAlAs/GaAs光电阴极的量子效率实验曲线图。在图3中，横坐标波长的单位为nm，纵坐标量子效率的量纲为％。由图3可见，本发明的透射式GaAlAs/GaAs光电阴极的探测波段覆盖范围为300?900nm，在此波段光谱响应较平坦，且在蓝绿光波段的平均量子效率达33%，高于传统阴极，适合宽波段、高灵敏度、快速响应的光电探测。
【主权项】
1.一种宽波段探测的光电探测器，包括GaAlAs/GaAs光电阴极(1)、收集电子的阳极(2)、玻璃窗(3)、外壳(4)、封装底座(5)、电极(6)和引脚(7、8)，其特征在于:所述外壳(4)顶部有开口，所述封装底座(5)和外壳(4)封装抽真空形成密封腔体，所述GaAlAs/GaAs光电阴极(I)和收集电子的阳极(2)结构采用半圆柱面阴极型，所述收集电子的阳极(2)上方设有透明Si02玻璃制成的玻璃窗(3)，所述玻璃窗(3)在所述外壳(4)开口处与外壳(4)封接，所述电极(6)连接收集电子的阳极(2)，所述引脚(7、8)连接GaAlAs/GaAs光电阴极(1)，所述电极(6)和引脚(7、8)伸出于封装底座之外。2.如权利要求1所述的宽波段探测的光电探测器，其特征在于:所述GaAlAs/GaAs光电阴极(I)自下而上由η型GaAs衬底、Si3N4增透膜、第一GaxiAli—xiAs缓冲层、第二GaX2Ali—X2As缓冲层、P型GaAs发射层、Cs/O激活层组成。3.如权利要求2所述的宽波段探测的光电探测器，其特征在于:所述η型GaAs衬底采用高质量的GaAs (10)衬底，沿着晶向(10)方向对均匀性好的GaAs衬底进行切割。4.如权利要求2所述的宽波段探测的光电探测器，其特征在于:所述Si3N4增透膜降低入射到GaAlAs缓冲层的光子的反射率，提高入射光子的高探测效率。5.如权利要求2所述的宽波段探测的光电探测器，其特征在于:所述第一GaxlAl1I1As缓冲层选取P型惨杂的GaxiAli—xiAs，惨杂兀素为Zn，惨杂方式为梯度惨杂，xl的变化??围由0.39到0.49，掺杂层数m的变化范围是2?5，掺杂浓度从与Si3N4增透膜界面处的1.0 X 1015cm—3变化到与第二GaxlAl1I1As缓冲层界面处的1.0X 117Cnf3，形成一个较强的内建电场。6.如权利要求2所述的宽波段探测的光电探测器，其特征在于:所述第二Gax2Al1I2As缓冲层选取P型惨杂的GaX2Ali—x2As，惨杂兀素为Zn，惨杂方式为指数惨杂，x2的变化沮围由0.49到1.0，掺杂层数η的变化范围是3?8，掺杂浓度从与第一 GaxlAl1-X1As缓冲层界面处的1.0X 117Cnf3变化到与P型GaAs发射层界面处的1.0 X 1019cm—3，形成一个很强的内建电场。7.如权利要求2所述的宽波段探测的光电探测器，其特征在于:所述P型GaAs发射层掺杂浓度为1.0 X 119Cnf3，厚度为0.5?1.5um。8.如权利要求2所述的宽波段探测的光电探测器，其特征在于:所述Cs/O激活层采用高低温两步激活法制备，标准的加热净化、“yo-yo”激活之后，再来一次温度较低的加热和“yo-yo”激活，Cs/O激活层使阴极达到负电子亲和势状态(NEA)，能够提高阴极灵敏度。
【专利摘要】本发明公开了一种宽波段探测的光电探测器及其制备方法，光电探测器结构为半圆柱形，主要包括GaAlAs/GaAs光电阴极1、收集电子的阳极2、玻璃窗3、外壳4、封装底座5、电极6和引脚7、8；GaAlAs/GaAs光电阴极1结构自下而上是由n型GaAs衬底、Si3N4增透膜、Gax1Al1-x1As缓冲层1、Gax2Al1-x2As缓冲层2、p型GaAs发射层、Cs/O激活层组成；缓冲层分为Gax1Al1-x1As缓冲层1和Gax2Al1-x2As缓冲层2，分别采用梯度掺杂和指数掺杂方式，两个缓冲层都是的变Al组分的GaAlAs；该光电探测器的优点在于：实现了宽波段、高精度、高灵敏度、快速响应的光电探测。
【IPC分类】H01L31/0224
【公开号】CN105514186
【申请号】CN201511006402
【发明人】陈亮, 苏玲爱, 徐珍宝, 何敏游, 魏来, 汪旭辉, 尹琳, 杨凯, 邹细勇, 石岩, 孟彦龙, 张淑琴, 金尚忠
【申请人】中国计量学院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月29日