[發(fā)明專利]基于氮化鋁薄膜的日盲型柔性紫外光探測器

在審

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• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108447945A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸小力;史澤堃;張稀鐵;王濤;姚會娟;張進(jìn)成;郝躍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發(fā)明公開了一種基于氮化鋁薄膜的日盲型柔性紫外光探測器，主要解決現(xiàn)有日盲型紫外光探測器靈敏度低且不能彎曲的問題。其技術(shù)方案是：1.使用脈沖激光沉積技術(shù)，在氧化鋅做犧牲層的藍(lán)寶石襯底上生長氮化鋁薄膜；2.在氮化鋁薄膜表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯，用硫酸銨溶液除去氧化鋅薄膜；3.將氮化鋁薄膜轉(zhuǎn)移到后續(xù)所需的柔性透光襯底上，用丙酮溶液除去聚甲基丙烯酸甲酯；4.在氮化鋁薄膜表面加電極，完成柔性日盲型紫外探測器的制作。本發(fā)明采用氮化鋁薄膜作為紫外探測材料，提高了探測器收集光生載流子的速度，提高了日盲型紫外探測器的靈敏度，實現(xiàn)了探測器的彎曲，滿足柔性電子設(shè)備的要求，可用于半導(dǎo)體器件的制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種日盲型柔性紫外光探測器，可用于半導(dǎo)體器件的制備。

背景技術(shù)

太陽紫外輻射在通過大氣層時，大氣層中的臭氧層對200～280nm波段的紫外輻射具有強(qiáng)烈的吸收作用，這一波段紫外輻射在近地大氣中幾乎不存在，形成所謂的日盲區(qū)。日盲型紫外探測器利用日盲區(qū)的紫外波段探測目標(biāo),其背景干擾小,且不需要低溫致冷,體積小,重量輕,與硅紫外探測器、光電倍增管等現(xiàn)行紫外探測器相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢。它的工作溫度高、對環(huán)境適應(yīng)能力和抗輻照能力強(qiáng)、紫外光/可見光抑制比高、工作時不需要濾波器。可廣泛應(yīng)用于紫外告警、紫外制導(dǎo)、紫外通信領(lǐng)域,還可以用來監(jiān)測環(huán)境及火焰報警,在冶金、電力、醫(yī)藥等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

柔性電子器件是將電子器件制作在柔性、可延展的有機(jī)物或薄金屬襯底上的一種新興電子技術(shù)，因其獨(dú)有的延展性，近年來在電子、醫(yī)療、能源和國防等領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景，如柔性顯示器、柔性可穿戴設(shè)備、印刷RFID、半球形數(shù)碼相機(jī)、表皮電子和柔性太陽能電池。實現(xiàn)日盲型紫外探測器的柔性功能，對柔性電子探測設(shè)備有很重要的意義。

氮化鋁是具有多種物理和化學(xué)性質(zhì)的寬帶隙半導(dǎo)體，目前已經(jīng)是功率器件，光電探測器，聲學(xué)，壓電器件等最有希望的材料之一。在日盲區(qū)紫外探測范圍，氮化鋁具有禁帶寬度大、導(dǎo)熱性能好、電子飄移飽和速度高以及化學(xué)穩(wěn)定性高的優(yōu)點，隨著鋁成分的增加，禁帶寬度在3.4～6.2eV之間連續(xù)可調(diào)，對應(yīng)波長范圍為200～365nm，是日盲型紫外探測器的理想材料。目前的日盲型紫外光探測器主要是基于氧化鋅和氧化鎵，然而氧化鋅和氧化鎵材料不能實現(xiàn)柔性功能，且由于氧化鋅和氧化鎵材料的背景載流子大，檢測光生載流子的效率并不高，因而探測器靈敏度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于氮化鋁自支撐薄膜的日盲型柔性紫外光探測器，以提高探測器靈敏度并實現(xiàn)柔性功能。

實現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)關(guān)鍵是：使用脈沖激光沉積技術(shù)PLD，在藍(lán)寶石襯底上生長一層氧化鋅犧牲層薄膜，并在氧化鋅犧牲層薄膜上生長氮化鋁薄膜，然后用硫酸銨溶液腐蝕掉氧化鋅犧牲層，將氮化鋁薄膜轉(zhuǎn)移到后續(xù)需要的柔性襯底上，再加電極制作成柔性紫外探測器。其實現(xiàn)步驟包括如下：

(1)在藍(lán)寶石襯底上生長氧化鋅薄膜：

1a)將藍(lán)寶石襯底、氧化鋅靶材和氮化鋁靶材放入脈沖激光沉積系統(tǒng)的反應(yīng)室中，對反應(yīng)室抽真空；

1b)向反應(yīng)室中通入氧氣，使反應(yīng)室的氧壓維持在5*10^-5mbar，設(shè)定激光器的能量密度為1.2J/cm²和頻率為6Hz，設(shè)定襯底的溫度為600℃，使激光器射出激光，燒灼氧化鋅靶材2500次，使燒灼出來的氧化鋅等離子體沉積在藍(lán)寶石襯底上，完成氧化鋅薄膜的生長；

(2)在氧化鋅薄膜上沉積一層氮化鋁薄膜：

調(diào)節(jié)通入反應(yīng)室的氧氣，使反應(yīng)室的氧壓維持在1.8*10^-5mbar，設(shè)定激光器的能量密度為2.4J/cm²和頻率為6Hz，設(shè)定襯底的溫度為600℃，使激光器射出激光，燒灼氮化鋁靶材2500次，以在氧化鋅薄膜上沉積氮化鋁等離子體，得到氮化鋁薄膜；