1.一种AlGaN/GaN量子阱近红外‑紫外双色探测光电阴极,其特征在于,其结构沿生长方向依次为衬底(101)、缓冲层(102)、P型下帽层(103)、P型势阱层(104)、多量子阱层、P型上帽层(107)和P型发射层(108),缓冲层(102)外延生长在衬底(101)上,P型下帽层(103)生长在缓冲层(102)上,P型势阱层(104)生长在P型下帽层(103)上,多量子阱层生长在P型势阱层(104)上,P型上帽层(107)生长在多量子阱层上,P型发射层(108)生长在P型上帽层(107)上;所述多量子阱层包含多个周期设置的I型势阱层(106)和I型势垒层(105),每一周期由一层I型势垒层(105)和一层I型势阱层(106)组成;
P型下帽层(103)为高浓度的P型AlxGa1‑xN材料,其中0.1≤x≤0.5,掺杂浓度为1×
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10 cm ;P型势阱层(104)为高浓度P型GaN材料,掺杂浓度为5×10 cm ;P型上帽层(107)为
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高浓度的P型AlcGa1‑cN材料,其中0.1≤c≤0.5,掺杂浓度为1×10 cm ;P型发射层(108)为
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高浓度的P型GaN材料,掺杂浓度为1×10 cm 。
2.根据权利要求1所述的一种AlGaN/GaN量子阱近红外‑紫外双色探测光电阴极,其特征在于所述衬底(101)为蓝宝石;缓冲层(102)为外延AlN材料;多量子阱层由I型势阱层(106)和I型势垒层(105)组成,其中I型AlyGa1‑yN作为势垒层,I型AlzGa1‑zN作为势阱层,0.5≤y≤0.8,0.1≤z≤0.3,一个I型势阱层(106)和一个I型势垒层(105)组成多量子阱层的一个周期,整个多量子阱层共由10‑30周期组成。
3.根据权利要求2所述的一种AlGaN/GaN量子阱近红外‑紫外双色探测光电阴极,其特征在于所述AlN缓冲层厚度为2~3μm;P型下帽层AlxGa1‑xN的Al组分变化为0.1≤x≤0.5,厚度为200~400nm;P型势阱层GaN厚度为2~5nm;多量子阱层中I型势垒层AlyGa1‑yN厚度为2~10nm,Al组分变化为0.5≤y≤0.8,I型势阱层AlzGa1‑zN厚度为2~10nm,Al组分变化为0.1≤z≤0.3;多量子阱层周期数为10~30;P型上帽层AlcGa1‑cN的Al组分变化为0.1≤c≤0.5,
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厚度为30~150nm;P型GaN发射层厚度为2~5nm,掺杂浓度为1×10 cm 。
4.根据权利要求3所述的一种AlGaN/GaN量子阱近红外‑紫外双色探测光电阴极,其特征在于所述缓冲层AlN厚度为2.5μm;P型下帽层AlxGa1‑xN厚度为300nm,x=0.25,掺杂浓度1
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×10 cm ;P型势阱层GaN厚度为3*,掺杂浓度5×10 cm ;多量子阱层中I型势垒层AlyGa1‑yN厚度为2nm,y=0.5;I型势阱层AlzGa1‑zN厚度为2nm,z=0.25;P型上帽层AlcGa1‑cN厚度为
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100nm,c=0.25,掺杂浓度1×10 cm ;P型发射层GaN厚度为3nm,掺杂浓度为1×10 cm 。
5.一种AlGaN/GaN量子阱近红外‑紫外双色探测光电阴极制备工艺,其特征在于包括如下步骤:利用MOCVD工艺在蓝宝石衬底上依次外延生长AlN缓冲层、镁掺杂P型AlGaN下帽层、镁掺杂P型GaN势阱层、由变组分AlGaN组成的多量子阱层、镁掺杂P型上帽层、镁掺杂P型发射层,多量子阱层的单量子阱层包括变组分I型AlGaN势垒层和变组分I型AlGaN势阱层。
6.一种AlGaN/GaN量子阱近红外‑紫外双色探测光电阴极制备工艺,其特征在于包括如下步骤:
1)取衬底蓝宝石,对衬底表面进行清洗,去除衬底表面的杂质和污迹;
2)在蓝宝石衬底上利用MOCVD工艺生长AlN缓冲层:
将衬底温度降低至1200℃,保持生长压力40Torr,氢气流量为150slm,氨气流量为
2000sccm,向反应室通入流量为200ummol/min的铝源,生长厚度为2.5μm的AlN缓冲层;
3)在AlN缓冲层上生长P型下帽层Al0.25Ga0.75N:
将生长温度调至1100℃,保持生长压力为40Torr,氢气流量为150slm,氨气流量为
2000sccm,向反应室同时通入流量为130ummol/min的铝源、500ummol/min的镓源生长厚度为300nm的P型下帽层Al0.25Ga0.75N;
4)在P型下帽层Al0.25Ga0.75N上生长P型势阱层GaN:
将生长温度降至950℃,保持生长压力为40Torr,氢气流量为90slm,氨气流量为
30000sccm,向反应室通入流量为40ummol/min的镓源生长厚度为3nm的P型势阱层GaN;
5)在P型势阱层GaN上生长多量子阱层Al0.5Ga0.5N/Al0.25Ga0.75N:将生长温度降至1100℃,保持生长压力为40Torr,氨气流量为2000sccm,先向反应室通入45ummol/min的铝源、170ummol/min的镓源,生长厚度为2nm的Al0.5Ga0.5N势垒层,再通入
140ummol/min的铝源、100ummol/min的镓源,生长厚度为2nm的Al0.25Ga0.75N势阱层;通过重复上述5)的生长过程,生长周期为20的多量子阱层Al0.5Ga0.5N/Al0.25Ga0.75N;
6)在多量子阱成上生长P型上帽层Al0.25Ga0.75N:
将生长温度升至1100℃,保持生长压力为40Torr,氢气流量为150slm,氨气流量为
2000sccm,向反应室同时通入流量为130ummol/min的铝源、500ummol/min的镓源生长厚度为100nm的P型上帽层Al0.25Ga0.75N;
7)在P型上帽层Al0.25Ga0.75N上生长P型发射层GaN:
将生长温度降至950℃,保持生长压力为40Torr,氢气流量为90slm,氨气流量为
30000sccm,向反应室通入流量为40ummol/min的镓源生长厚度为3nm的P型发射层GaN。