[發明專利]一種硅摻雜氮化鎵納米帶紫外光探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 201610783309.1
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106229382B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 李述體;趙亮亮;王幸福
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明涉及納米氮化鎵材料紫外光探測器技術領域，特別涉及一種硅摻雜氮化鎵納米帶紫外光探測器及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著材料科學研究從高維向低維延伸，由于一維納米材料如：納米線、納米帶等表現出具有大的表面體積比、高的晶體質量及許多不同于體材料的光學和電學特性，從而引起了人們濃厚的研究興趣。

氮化鎵(GaN)材料是一種理想的短波長發光器件材料，GaN及其合金的帶隙覆蓋了從紅外到紫外的光譜范圍。氮化鎵材料因為具有合適的禁帶寬度(3.4eV)且化學性質穩定，所以是制作紫外光探測器的理想材料。

傳統的層狀氮化鎵紫外光探測器受體材料位錯較多，晶體質量較差，光生載流子在體材料中傳輸距離較長等影響，層狀氮化鎵紫外光探測器的光增益較低，開關特性差，一定程度上限制了氮化鎵紫外光探測器的應用,而高晶體質量的納米氮化鎵材料成了很好的替代品。然而，現有技術中的納米氮化鎵材料紫外光探測器的光開關比卻普遍較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硅摻雜氮化鎵納米帶紫外光探測器及其制備方法，本發明提供的硅摻雜氮化鎵納米帶紫外光探測器具有較高的光開關比。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種硅摻雜氮化鎵納米帶紫外光探測器的制備方法，包括如下步驟：

(1)在鍍有二氧化硅作掩膜的硅襯底上光刻和氫氧化鉀濕法刻蝕圖形；

(2)在所述圖形的凹槽側壁上生長硅摻雜的氮化鎵納米帶；

(3)剝離所述納米帶，將所述剝離得到的納米帶轉移至鍍有二氧化硅的硅片基底上；

(4)在所述步驟(3)得到基底的納米帶上鍍銀電極，得到硅摻雜氮化鎵納米帶紫外光探測器。

優選的，所述鍍有二氧化硅作掩膜的硅襯底的電阻率大于1000Ω·cm；

所述硅襯底的襯底部分的晶向為<110>。

優選的，所述鍍有二氧化硅作掩膜的硅襯底的厚度為420～440μm；

所述硅襯底上二氧化硅的厚度為100～150nm。

優選的，所述圖形為條紋凹槽陣列。

優選的，所述條紋凹槽陣列側壁垂直于作掩膜的二氧化硅面且互相平行；

所述凹槽陣列平行于硅襯底的晶向。

優選的，所述條紋凹槽陣列的槽寬為5.5～6.5μm，槽深為2～2.5μm，槽間距為3.5～4.5μm。

優選的，所述硅摻雜的氮化鎵納米帶的厚度為0.8～1.2μm，硅摻雜濃度為1×10¹⁸～2×10¹⁸cm^-3。

優選的，所述銀電極的厚度為250～350nm。

本發明還提供了一種硅摻雜氮化鎵納米帶紫外光探測器，在硅摻雜的氮化鎵納米帶上鍍有銀電極。

優選的，所述硅摻雜的氮化鎵納米帶的厚度為0.8～1.2μm，硅摻雜濃度為1×10¹⁸～2×10¹⁸cm^-3；

所述銀電極的厚度為250～350nm。

本發明提供了一種硅摻雜氮化鎵納米帶紫外光探測器的制備方法，(1)在鍍有二氧化硅作掩膜的硅襯底上光刻和氫氧化鉀濕法刻蝕圖形；(2)在所述圖形的凹槽側壁上生長硅摻雜的氮化鎵納米帶；(3)剝離所述納米帶，將所述剝離得到的納米帶轉移至鍍有二氧化硅的硅片基底上；(4)在所述步驟(3)得到基底的納米帶上鍍銀電極，得到硅摻雜氮化鎵納米帶紫外光探測器。本發明中的硅摻雜不僅增大了氮化鎵納米帶與銀電極間肖特基接觸的勢壘高度，增強了內建電場，延長了光生載流子的壽命，而且增大了氮化鎵納米帶中的電子濃度，從而大大減小了暗電流，也提高了電極對光生電子的收集效率，增大了光電流，進而改善了微納米量級氮化鎵紫外光探測器的光開關比和光增益。實驗結果表明，本發明得到的硅摻雜氮化鎵納米帶紫外光探測器的光開關比達到5.4×10⁴，光增益和光敏度分別為8.8×10⁵、2.3×10⁵A/W。

附圖說明

圖1為本發明實施例1生長在圖形硅襯底上未剝離的硅摻雜氮化鎵納米帶的橫截面的掃描電子鏡像圖；

圖2為本發明實施例1實際剝離下來的單根硅摻雜氮化鎵納米帶掃描電子鏡像圖，左側插入圖為實際制作完成的硅摻雜氮化鎵納米帶紫外光探測器件顯微鏡圖像；