[0001] 本发明属于半导体光电子器件领域，特别涉及一种PIIN型高In组分InGaAs探测器材料结构和制备方法。

[0002] 与InP衬底晶格匹配的In0.53Ga0.47As三元系材料具有直接带隙和高电子迁移率的特点，其室温下的禁带宽度约0.75eV，对应的波长约1.7微米，恰好可以覆盖光纤通信波段，因此采用In0.53Ga0.47As三元系材料制作的光电探测器在光通信领域获得了普遍应用，并且在遥感、传感和成像等方面也有重要用途。在遥感领域，截止波长大于1.7微米的探测器有着更广泛的用途，能反应更多的信息。比如，2.1微米附近的探测在冰云检测和矿产资源探测方面均有重要价值，所以在气象、环境、资源等航天遥感领域具有重要的应用。通过增加InxGa1-xAs三元系材料中Ⅲ族元素In元素的组分x可以减小InGaAs材料的禁带宽度，从而增加InGaAs探测器的截止波长。比如，x＝0.7时，InGaAs探测器的截止波长就能达到约2.2微米。但是，In组分的增加会造成InGaAs材料与InP衬底不再晶格匹配，从而在材料中引入位错，造成材料和器件性能变差。通过在InP衬底和InGaAs吸收层之间插入缓冲层，可以将位错主要限制在缓冲层中，减少InGaAs吸收层中的位错，提高In组分InGaAs探测器的性能，已经获得了一些进展。

[0003] 为了减少衬底与吸收层之间的晶格失配带来的位错缺陷，目前主要采用在两层间插入组分渐变(或跃变)的缓冲层的方法。采用该技术可以有效抑制位错，改善吸收层的质量，从而使探测器性能得到改善。InAlAs材料与InGaAs材料十分相似，具有增加In的组分值则其晶格常数相应增加并保持直接带隙的特点。InAlAs材料对于所探测的光波长透明，有助于提高量子效率，同时也有利于减小表面复合，改善暗电流特性。因此采用宽禁带InAlAs材料作为帽层。

[0004] 传统上，高In组分InGaAs探测材料的pn结界面位于InAlAs和InGaAs的异质界面或InGaAs层内。注意到pn结所处的材料禁带宽度越大，相应的探测器产生-复合暗电流越小，而光电流也会相应减小，所以对不同的探测器需要综合考虑，优化设计相应的探测器结构。

[0021] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0022] 实施例1

[0023] 本实施例1举例说明本发明的PIIN型In0.53Ga0.47As探测器材料的制备方法，具体步骤如下：

[0024] (1)在半绝缘InP(001)衬底上生长1μm厚的n型线性渐变组分的InxAl1-xAs和与吸收层晶格匹配的固定组分的In0.52Al0.48As缓冲层，采用Si掺杂，电子浓度为1x1016cm-3；

[0025] (2)生长2μm厚的i型的In0.53Ga0.47As吸收层；

[0026] (3)生长40nm厚的i型的In0.52Al0.48As材料，作为插入层；

[0027] (4)生长500nm厚的p型In0.52Al0.48As材料，采用Be掺杂，空穴浓度为1x1016cm-3；

[0028] (5)完成PIIN型In0.53Ga0.47As探测器材料的制备。

[0029] 实施例2

[0030] 本实施例2举例说明本发明的PIIN型In0.7Ga0.3As探测器材料的制备方法，具体步骤如下：

[0031] (1)在N型InP(001)衬底上生长1μm厚的n型线性渐变组分的InxAl1-xAs和与吸收层晶格匹配的固定组分的In0.69Al0.31As缓冲层，采用Si掺杂，电子浓度为5x1017cm-3；

[0032] (2)生长2μm厚的i型的In0.7Ga0.3As吸收层；

[0033] (3)生长100nm厚的i型的In0.69Al0.31As材料，作为插入层；

[0034] (4)生长600nm厚的p型In0.69Al0.31As材料，采用Be掺杂，空穴浓度为5x1017cm-3；

[0035] (5)完成PIIN型In0.7Ga0.3As探测器材料的制备。

[0036] 实施例3

[0037] 本实施例3举例说明本发明的PIIN型In0.83Ga0.17As探测器材料的制备方法，具体步骤如下：

[0038] (1)在半绝缘InP(001)衬底上生长1μm厚的n型线性渐变组分的InxAl1-xAs和与吸收层晶格匹配的固定组分的In0.82Al0.18As缓冲层，采用Si掺杂，电子浓度为5x1018cm-3；

[0039] (2)生长1.5μm厚的i型的In0.83Ga0.17As吸收层；

[0040] (3)生长200nm厚的i型的In0.82Al0.18As材料，作为插入层；

[0041] (4)生长700nm厚的p型In0.82Al0.18As材料，采用Be掺杂，空穴浓度为5x1018cm-3；

[0042] (5)完成PIIN型In0.83Ga0.17As探测器材料的制备。