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专利号: 2019110840183
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2023-08-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种日盲紫外单光子雪崩探测器,其特征在于:包括雪崩光电探测器和多根纳米线;

所述雪崩光电探测器为工作在盖革模式下的日盲紫外铝镓氮雪崩光电探测器;所述纳米线为负光电导效应的氮化镓纳米线;所述多根纳米线设于雪崩光电探测器的光敏面上;所述多根纳米线的正极端并联后连接到电压源的正极;所述多根纳米线的负极端并联后连接到雪崩光电探测器的负电极;所述雪崩光电探测器的正电极连接电压源的负极;所述纳米线包括核层、壳层、源极电极和漏极电极;所述核层设于壳层内部;所述源极电极和漏极电极分别设置于壳层两端表面的边缘处;所述源极电极和漏极电极分别为纳米线的负极端和正极端;所述纳米线使得雪崩探测器中的雪崩电流在雪崩击穿后得到及时的淬灭,无需淬灭电路。

2.根据权利要求1所述的一种日盲紫外单光子雪崩探测器,其特征在于:所述雪崩光电探测器自下而上依次包括衬底层、n型层、i型吸收层、n型分离层、i型雪崩层和p型层;所述n型层和p型层上分别设有n型欧姆接触电极和p型欧姆接触电极;所述n型欧姆接触电极和p型欧姆接触电极分别为雪崩光电探测器的负电极和正电极;所述衬底层的底面为雪崩光电探测器的光敏面。

3.根据权利要求2所述的一种日盲紫外单光子雪崩探测器,其特征在于:所述雪崩光电探测器呈圆台形状,包括大圆柱部分和小圆柱部分;所述衬底层和n型层构成大圆柱部分;

所述i型吸收层、n型分离层、i型雪崩层和p型层构成小圆柱部分。

4.根据权利要求1所述的一种日盲紫外单光子雪崩探测器,其特征在于:所述纳米线的根数与电路中的雪崩光电探测器能承受的最大电流相匹配。

5.根据权利要求1所述的一种日盲紫外单光子雪崩探测器,其特征在于:所述电压源采用外置偏压电路。

6.根据权利要求1所述的一种日盲紫外单光子雪崩探测器,其特征在于:所述雪崩光电探测器的制备方法包括以下步骤:

步骤1:在外延结构的p型AlGaN欧姆接触层上旋涂一层光刻胶,采用配有雪崩光电探测器图形的光刻板对所述光刻胶进行光刻显影后,暴露出需要刻蚀的AlGaN层部分,而其余未显影的光刻胶层作为一次掩膜;

步骤2:使用干法刻蚀技术来刻蚀暴露的外延结构,刻蚀至n型AlGaN欧姆接触层处,形成台型结构;

步骤3:对干法刻蚀后的雪崩光电探测器在纯氮气氛围保护下进行快速热退火处理及湿法处理,以去除干法刻蚀在所刻蚀的AlGaN处外延结构表面上造成的损伤;

步骤4:采用光刻、真空蒸镀技术将n型欧姆接触电极的金属层组合沉积在n型AlGaN欧姆接触层的上表面的台型边缘处,并通过剥离工艺去除n型欧姆接触电极图形之外的沉积金属层;对雪崩光电探测器进行有机清洗、去离子水清洗,采用高纯氮气吹干后,在纯氮气氛围保护下的快速退火进行合金化处理;

步骤5:采用光刻、真空蒸镀技术将p型欧姆接触电极沉积在p型AlGaN欧姆接触层的上表面的边缘处;对雪崩光电探测器进行有机清洗、去离子水清洗,采用高纯氮气吹干后,在纯氮气氛围保护下的快速退火进行合金化处理;

步骤6:利用有机溶液、去离子水清洗雪崩光电探测器的表面,再采用等离子增强化学气相沉积法在雪崩光电探测器的表面镀制氮化物钝化薄膜,以保护除所述p型欧姆接触电极和n型欧姆接触电极以外的雪崩光电探测器表面。

7.根据权利要求1所述的一种日盲紫外单光子雪崩探测器,其特征在于:所述纳米线的制备方法包括以下步骤:

步骤1:通过MOCVD,在雪崩光电探测器的光敏面上外延生长厚度为300nm的AlN薄膜;

步骤2:通过PECVD,在上述AlN薄膜上沉积厚度为100nm的SiO2介质层,并采用光刻和湿法腐蚀方法把SiO2介质层制备成开孔直径为3μm圆形的图形化掩膜;

步骤3:把带有上述图形化掩膜的外延结构放入MOCVD反应室内,选择区域生长出GaN六角金字塔微结构,高度为5μm,顶面直径小于200nm,确保核层和壳层的直径比例为1∶15;

步骤4:把带有上述GaN六角金字塔微结构的外延结构置于质量浓度为30%,温度为50℃的NaOH溶液中腐蚀30分钟,最终制备成高度为5μm,顶面直径小于200nm的GaN纳米线,并采用光刻、真空蒸镀技术分别将源极电极和漏极电极沉积在纳米线壳层两端表面的边缘处。