[發明專利]一種制備氧化鎵一維亞微米結構紫外傳感器的方法

無效

• 申請號: 201110174575.1
• 申請日: 2011-06-27
• 公開（公告）號: CN102222730A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 郝維昌;辛憲棟;程晉陽;王天民
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域：

本發明涉及一種制備氧化鎵一維亞微米結構紫外傳感器的方法。它是利用中高溫常壓化學氣相反應并輔之以電極制作技術，從而得到一種新型的氧化鎵一維亞微米結構紫外傳感器的制備方法。屬于半導體材料研制技術領域。

背景技術：

氧化鎵(Ga₂O₃)為白色粉末，是一種寬禁帶半導體材料，室溫下帶隙為4.9eV，對應于波長為253nm的紫外光，由于氧化鎵材料內部氧空位的存在，使得氧化鎵在300-400nm波長范圍的紫外光下也有光吸收性質。氧化鎵可以用作紫外光敏電阻、高溫氣敏原件、紫外光催化材料、透明氧化物導電膜等領域。

傳統的制備一維氧化鎵結構的方法主要是通過物理氣相沉積法或是化學氣相沉積法，所得的產物尺寸大多在納米量級并且反應一般是在高真空環境下完成的。本發明采用金屬鎵和空氣中的氧氣為原料，利用氬氣作為輔助載氣，在中高溫且常壓條件下通過化學反應制備出了氧化鎵(Ga₂O₃)一維亞微米結構，主要形貌為晶須、晶條、晶帶。此制備方法制得的產物具有易于操作，重復性好的特點，且所得的產物可以用于紫外光敏探測、高溫氣敏原件、紫外光催化等領域。

近年來，基于氧化鎵半導體原料制造的紫外傳感器有了很大的發展。但是由于氧化鎵低維結構生產條件苛刻，生產成本過高等原因，利用低維結構氧化鎵制造紫外傳感器一直沒有得到很好的發展。現在的大多數氧化鎵紫外傳感器均是以氧化鎵薄膜為基礎制造，在體積，重量以及靈敏度上都不能滿足現在器件小型化發展的需要。因此，我們提出的利用氧化鎵一維亞微米結構制備紫外傳感器，此方法具有一定的創新性和實用性，為將來低維氧化鎵結構的紫外器件的生產和創新提出了一個新的思路，具有很重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備氧化鎵一維亞微米結構紫外傳感器的方法，它是先制備氧化鎵(Ga₂O₃)一維亞微米結構并利用所得樣品通過成熟的電極制作技術加工制成紫外傳感器從而獲得了一種新型的紫外傳感器的制造方法。

本發明的技術方案是：將金屬鎵放于管式爐的加熱區域，加熱中高溫并常壓下時給爐內通入氬氣，然后升至目標溫度，保溫，冷卻后即得到氧化鎵產物。

其中，可以通過改變金屬鎵的用量來控制產物的量。

該制備方法的反應機理為：高溫下金屬鎵與氧氣發生反應，生成氧化鎵。

4Ga+3O₂→2Ga₂O₃

在得到氧化鎵(Ga₂O₃)一維亞微米結構的原料后，利用簡單的電極制作技術即可得到氧化鎵(Ga₂O₃)一維亞微米結構紫外傳感器器件。所得器件的I-V與I-T曲線如圖3a和圖3b所示。

本發明一種制備氧化鎵一維亞微米結構紫外傳感器的方法，該方法具體步驟如下：

步驟一：首先將金屬鎵放于SiC襯底上，然后將載有金屬鎵的SiC襯底放于管式爐中的加熱區域，常壓下封閉管式爐兩端。開始升溫，加熱區域升溫速率控制在10℃/min左右；

步驟二：在加熱區域的溫度到達500℃之前，給管式爐內通入流量為100ml/分鐘的氬氣，并繼續加熱；待溫度升至900-1000℃時，開始保溫1-3小時；

步驟三：冷卻至室溫，即得到白色絮狀產物——氧化鎵Ga₂O₃一維亞微米結構。步驟四：在顯微鏡下，利用半導體探針將已經制備成功的在SiC基底上的Ga₂O₃一維亞微米結構單根或者多根挑出并置于傳感器基底上；

步驟五：將該傳感器基底上的全部Ga₂O₃一維亞微米結構利用金屬掩模壓實在基底上并固定，并利用磁控濺射或者熱蒸發鍍膜裝置蒸鍍Au或Ag制作電極；

步驟六：將已經制作好的電極連接導線，并使用半導體器件封裝專用膠水進行封裝，保證導線，電極和Ga₂O₃一維亞微米結構的良好接觸。此即完成氧化鎵(Ga₂O₃)一維亞微米結構紫外傳感器的制備。

其中，步驟五中所述的利用磁控濺射制作電極時的技術參數為：工作腔室氣壓低于8.0×10-⁴Pa；極低溫度為室溫，固定不動；濺射功率為68W；靶基距為9.5cm；濺射持續時間為290-310s；