一種寬波段探測的光電探測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種寬波段探測的光電探測器，具體涉及一種基于藍(lán)延伸的透射式GaAlAs/GaAs光電陰極的光電探測器結(jié)構(gòu)和制備方法，本發(fā)明屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]非成像性的光電探測器，主要是根據(jù)外光電效應(yīng)原理工作?；诠怆婈帢O的光電探測器，則是利用光電陰極在光輻射作用下向真空中發(fā)射光電子的效應(yīng)來探測信號。光電探測器在國民經(jīng)濟(jì)以及軍事等各個(gè)領(lǐng)域有廣泛的用途。對應(yīng)于不同的波段，光電探測器有著不同的應(yīng)用。在可見光以及近紅外波段，光電探測器主要應(yīng)用于射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度測量等方面;在紅外波段，其主要的用途有導(dǎo)彈制導(dǎo)、紅外成像、紅外遙感等；在紫外波段，基于紫外光電陰極光電倍增管可以應(yīng)用在對太陽灶紫外輻射的地面觀測以及太陽物理的研究，對低層大氣紫外線強(qiáng)度變化的地面觀測及其研究，河流中浮游沙的計(jì)測，地震發(fā)光現(xiàn)象的觀測以及臨震預(yù)報(bào)研究等方面;如基于光電陰極的“光電測雹儀”和“光電測暈儀”能分別接收積雨云中閃電的紫外光和高壓線圈表面的電暈放電中的紫外光，利用記錄到的波譜來鑒別是否是冰雹云和高壓線圈的起暈電壓，對氣象部門指揮人工防雹作業(yè)和電氣工業(yè)部門檢測發(fā)電機(jī)內(nèi)部線圈的產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。
[0003]基于不同波段探測的光電探測器，對不同領(lǐng)域的探測有著重要作用。然而，并沒有一種適合所有波段探測的光電探測器?；谒{(lán)延伸的GaAlAs/GaAs光電陰極的寬波長探測范圍的光電探測器，能對紫外到紅外波段的光進(jìn)行探測，實(shí)現(xiàn)了全波段、高靈敏度的探測。GaAlAs/GaAs光電陰極是在GaAs光電陰極的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，實(shí)現(xiàn)了探測波段的藍(lán)延伸，其更高的量子效率與成像分辨力、長壽命、光譜響應(yīng)更寬等眾多優(yōu)點(diǎn)，尤其適合制備寬波段探測的光電探測器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)了一種基于透射式GaAlAs/GaAs光電陰極的寬波段探測的光電探測器，利用GaAlAs/GaAs光電陰極對藍(lán)綠光敏感、優(yōu)異的發(fā)射性能和長壽命特點(diǎn)，以此實(shí)現(xiàn)高效率的寬波段的光電探測技術(shù)。具體技術(shù)方案如下:
一種寬波段探測的光電探測器，包括GaAlAs/GaAs光電陰極、收集電子的陽極、玻璃窗、外殼、封裝底座、電極和引腳，所述外殼頂部有開口，所述封裝底座和外殼封裝抽真空形成密封腔體，所述GaAlAs/GaAs光電陰極和收集電子的陽極結(jié)構(gòu)采用半圓柱面陰極型，所述收集電子的陽極上方設(shè)有透明Si02玻璃制成的玻璃窗，所述玻璃窗在所述外殼開口處與外殼封接，所述電極連接收集電子的陽極，所述引腳連接GaAlAs/GaAs光電陰極，所述電極和引腳伸出于封裝底座之外。
[0005]進(jìn)一步的，所述GaAlAs/GaAs光電陰極自下而上由η型GaAs襯底、Si3N4增透膜、第一GaxiAl1-xiAs緩沖層、第二 GaX2Al1-X2As緩沖層、P型GaAs發(fā)射層、Cs/O激活層組成。
[0006]進(jìn)一步的，所述η型GaAs襯底采用高質(zhì)量的GaAs(10)襯底，沿著晶向(100)方向?qū)鶆蛐院玫腉aAs襯底進(jìn)行切割。
[0007]進(jìn)一步的，所述Si3N4增透膜降低入射到GaAlAs緩沖層的光子的反射率，提高入射光子的尚探測效率。
[0008]進(jìn)一步的，所述第一GaxlAl1-X1As緩沖層選取P型摻雜的GaxlAl1-X1As,摻雜元素為Zn，摻雜方式為梯度摻雜，Xl的變化范圍由0.39到0.49，摻雜層數(shù)m的變化范圍是2?5，摻雜濃度從與Si3N4增透膜界面處的1.0 X 115Cnf3變化到與第二GaxlAl1I1As緩沖層界面處的1.0X 1017cm—3，形成一個(gè)較強(qiáng)的內(nèi)建電場。
[0009]進(jìn)一步的，所述第二Gax2AlmAs緩沖層選取P型摻雜的Gax2AlmAs,摻雜元素為Zn，摻雜方式為指數(shù)摻雜，x2的變化范圍由0.49到1.0，摻雜層數(shù)η的變化范圍是3~8，摻雜濃度從與第一 GaxlAlmAs緩沖層界面處的1.0 X 117CnT3變化到與P型GaAs發(fā)射層界面處的1.0X 119Cnf3，形成一個(gè)很強(qiáng)的內(nèi)建電場。
[0010]進(jìn)一步的，所述P型GaAs發(fā)射層摻雜濃度為1.0 X 1019cm—3，厚度為0.5?1.5um。
[0011]進(jìn)一步的，所述Cs/O激活層采用高低溫兩步激活法制備，標(biāo)準(zhǔn)的加熱凈化、“yo-yo”激活之后，再來一次溫度較低的加熱和“yo-yo” 激活， Cs/O 激活層使陰極達(dá)到負(fù)電子親和勢狀態(tài)(NEA)，能夠提高陰極靈敏度。
[0012]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明的陰極采用透射式GaAlAs/GaAs光電陰極，其采用變摻雜方式對GaAl As/GaAs結(jié)構(gòu)進(jìn)行摻雜，緩沖層分緩沖層I和緩沖層2，緩沖層I采用梯度摻雜方式，摻雜濃度從與Si3N4增透膜界面處的1.0 X 1015cm—3變化到與緩沖層2界面處的1.0 X 1017cm"3，形成一個(gè)較強(qiáng)的內(nèi)建電場;緩沖層2采用指數(shù)摻雜方式，摻雜濃度從與緩沖層I界面處的1.0X 117Cnf3變化到與GaAs發(fā)射層界面處的1.0 X 119CnT3，形成一個(gè)很強(qiáng)的內(nèi)建電場。入射光子激發(fā)的光電子在緩沖層形成的內(nèi)建電場作用下，能夠以很快的漂移速度向GaAs發(fā)射層輸運(yùn)，而并未影響到長波段探測情況，同時(shí)卻提高了藍(lán)、紫光波段的探測，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)延伸，因此基于其的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了寬探測波段，并保證了靈敏度。
[0013]2、本發(fā)明的光電陰極通過改變GaAlAs/GaAs結(jié)構(gòu)中緩沖層的Ga組分xl、x2的含量，同時(shí)對應(yīng)的Al組分也相應(yīng)改變，緩沖層I中Ga組分的含量由與Si3N4增透膜界面處的0.39變化到與緩沖層2界面處的0.49，緩沖層2中Ga組分的含量由與緩沖層I界面處的0.49變化到與GaAs發(fā)射層界面處的1.0，降低了 GaAs襯底與GaAs發(fā)射層之間的位錯(cuò)，改善了界面特性，降低了緩沖層與發(fā)射層界面的光電子復(fù)合速率，提高了 GaAlAs/GaAs光電陰極的量子效率，因此實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的高精度、高靈敏度、快速響應(yīng)的探測。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中透射式GaAlAs/GaAs光電陰極結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明中透射式GaAlAs/GaAs光電陰極的量子效率實(shí)驗(yàn)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，包括GaAlAs/GaAs光電陰極1、收集電子的陽極2、玻璃窗3、外殼4、封裝底座5、電極6和引腳7、8 ο所述外殼4頂部有開口，所述封裝底座5和外殼4封裝抽真空形成密封腔體，所述GaAlAs/GaAs光電陰極I和收集電子的陽極2結(jié)構(gòu)采用半圓柱面陰極型，所述收集電子的陽極2上方設(shè)有透明S12玻璃制成的玻璃窗3，所述玻璃窗3在所述外殼4開口處與外殼4封接，所述電極6連接收集電子的陽極2，所述引腳7和8連接6&八]^8/6&48光電陰極