[發明專利]一種紫外光響應器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201810398413.8
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108493290B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 于乃森;陳向豐;齊巖;趙海燕;董大朋;苑青
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/0336;H01L31/18
• 代理公司: 大連一通專利代理事務所(普通合伙) 21233
• 代理人: 郭麗華

一種基于MgO納米材料/A面氮化鎵結構的紫外光響應器件，其是在R面藍寶石襯底與正面透明接觸電極之間設有基于MgO納米材料/A面GaN核殼陣列結構層，該核殼陣列結構層從R面藍寶石襯底至正面透明接觸電極依次設有低溫GaN緩沖層、A面GaN外延層薄膜、氧化鎂/氧化鎵復合籽晶層和MgO納米材料層。本發明以R面藍寶石為襯底，其A?GaN結構層是采用低壓有機化學氣相沉積方法依次生長低溫GaN緩沖層及A?GaN外延層，納米MgO結構層則是采用乙酸鎂和六次甲基四胺為原料，生長氧化鎂前驅體結構并加熱獲得的。本發明制備方法簡單、反應溫度低并且制備出的產品對紫外光300?400nm有著非常好的光響應，特別是具有非常快的光響應速度。

技術領域

本發明涉及一種光電探測器及其制備方法。

背景技術

氮化鎵(GaN)是一種重要的寬禁帶半導體材料，具有很好的光電性質，正是由于優異的光學電學性能,氧化鋅一直以來就是人們研究的重點。目前大部分器件是在極性c面(0001)GaN基材料上制作的，存在量子斯塔克效應。影響器件的光電特性。而非極性GaN基器件能消除極化效應產生的內建電場，克服電子空穴空間分離的問題，提高器件的發光效率。但是獲得高空穴濃度、高質量的p型非極性GaN材料，嚴重制約了非極性GaN基紫外探測器的發展。

另外作為一種重要的納米金屬氧化物材料，MgO材料具有很多優良的性質, 例如良好的化學穩定性和熱穩定性，常用作一些功能氧化物薄膜材料與半導體襯底之間的緩沖層,從而有效的緩解兩者之間的晶格失配、防止產生擴散現象, 在微型電子元器件領域具有廣闊的應用前景。同時MgO為寬禁帶半導體，其禁帶寬度高達7.8eV，能夠有效地阻擋電子并對材料表面缺陷進行鈍化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備工藝簡單，成本低，性能優異且穩定的基于 MgO納米材料/A面氮化鎵結構紫外光響應器件及其制備方法。

本發明主要是采用納米氧化鎂作為電子阻擋層，構建了基于MgO納米材料/A 面氮化鎵的紫外探測器件。本發明的A-GaN結構層是采用低壓有機化學氣相沉積方法(MOCVD)依次生長低溫GaN緩沖層及A-GaN外延層，本發明的納米 MgO結構層則是采用乙酸鎂和六次甲基四胺為原料，生長MgO前驅體結構，并加熱獲得MgO納米結構。

一、本發明的基于MgO納米材料/A面氮化鎵結構的紫外光響應器件，其是在R面藍寶石襯底與正面透明接觸電極之間設有基于MgO納米材料/A面GaN 核殼陣列結構層，該核殼陣列結構層從R面藍寶石襯底至正面透明接觸電極依次設有低溫GaN緩沖層、A面GaN外延層薄膜、氧化鎂/氧化鎵復合籽晶層和 MgO納米材料層。所述基于MgO納米材料/A面GaN核殼陣列結構層中，低溫 GaN緩沖層厚度為50nm，A面GaN外延層薄膜厚度為1μm，氧化鎂/氧化鎵復合籽晶層其厚度為10-20nm，MgO納米材料層其厚度為100-200nm。透明接觸電極為刻有0.1cm溝道的ITO導電玻璃。

二、上述紫外光響應器件的制備方法如下：

①以R面藍寶石為襯底，先采用低壓有機化學氣相沉積方法生長低溫GaN 緩沖層，生長溫度為550℃，再采用低壓有機化學氣相沉積方法以TMGa為鎵源，以NH₃作為N源，生長溫度為1000℃生長A-GaN外延層。

②將步驟①生長得到的A面GaN置于退火爐中在氧氣氛圍下于1000℃快速退火10分鐘后自然冷卻，使其表面生長氧化鎵層。

③將50mM乙酸鎂溶于無水乙醇，制得籽晶溶液；再將經步驟②處理的襯底置于旋涂機上，將籽晶溶液滴于表面，靜置5分鐘，按照2500轉/分轉速進行旋涂，旋涂時間為5min，隨后將生長有籽晶的襯底置于快速加熱臺，在200℃條件下快速加熱15分鐘后，隨后自然冷卻到室溫，制得氧化鎂/氧化鎵復合籽晶層。