[發(fā)明專利]一種氧化鎵場效應(yīng)晶體管日盲探測器及其制作工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811209359.4
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109244158A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐明升;劉雅璇;杜路路;辛倩;宋愛民
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H01L31/0304
• 分類號: H01L31/0304;H01L31/18
• 代理公司: 北京華際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11676
• 代理人: 褚慶森

本發(fā)明的氧化鎵場效應(yīng)晶體管日盲探測器，包括襯底、柵電極、柵介質(zhì)層、氧化鎵溝道層、源電極和漏電極，特征在于：氧化鎵溝道層采用100?300 nm厚的N型摻雜氧化鎵薄膜。本發(fā)明的日盲探測器的制作工藝，包括：a).將襯底依次用去離子水、丙酮、乙醇清洗；b).用等離子體清洗機(jī)在氧氣氛圍中清洗襯底；c).轉(zhuǎn)移氧化鎵薄膜；d).去除轉(zhuǎn)移物；e).制備源、漏電極。本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管及制作工藝，首先采用離子水、丙酮、乙醇對襯底進(jìn)行清洗，再利用等離子體清洗機(jī)在氧氣氛圍中進(jìn)行清洗，改善了柵介質(zhì)層表面的親和性，使得轉(zhuǎn)移的氧化鎵薄膜與柵介質(zhì)層的接觸更加牢固，使得所形成的器件具有高光電流開關(guān)比、快速響應(yīng)的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種效應(yīng)晶體管及其制作工藝，更具體的說，尤其涉及一種氧化鎵場效應(yīng)晶體管日盲探測器及其制作工藝。

背景技術(shù)

日盲探測器是能夠?qū)ψ贤夤廨椛溥M(jìn)行接收和探測的器件，在軍事和民用領(lǐng)域等具有極其重要的作用，發(fā)展前景非常廣闊。日盲探測器對波長長于280 nm的光沒有響應(yīng)，具有高信噪比、低誤報(bào)率和很強(qiáng)的弱信號檢測能力，同時(shí)抗輻射性能和化學(xué)穩(wěn)定性超強(qiáng)，可以用于相對惡劣的環(huán)境。目前，它已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，包括導(dǎo)彈跟蹤，臭氧空洞監(jiān)測，空間通信，火焰探測和衛(wèi)星。作為寬帶隙（4.8 eV）和直接帶隙材料，氧化鎵可以很好地適應(yīng)日盲紫外探測的需求，此外，它在平板顯示器，氣體傳感器和光電探測器等光電子器件中得到了廣泛應(yīng)用。但是通過剝離氧化鎵單晶制作的場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)日盲探測器存在響應(yīng)速度慢、光電流開關(guān)比低等問題，阻礙其在實(shí)際中的應(yīng)用。

目前已經(jīng)有許多關(guān)于氧化鎵制作的電子器件的報(bào)道，包括場效應(yīng)晶體管和日盲探測器等。中國專利文獻(xiàn)106711270A提供了一種柔性氧化鎵基日盲紫外光電探測器及其制備方法：利用氣相沉積法制備氧化鎵微米帶材料，將其作為日盲紫外光的光敏材料，將氧化鎵微米帶材料轉(zhuǎn)移到柔性襯底上，再結(jié)合掩模和真空鍍膜方法在氧化鎵微米帶的兩端制備金屬電極，最終制備獲得柔性氧化鎵基日盲紫外光電探測器，利用柔性的氧化鎵微米帶材料結(jié)合柔性襯底制備出柔性氧化鎵基日盲紫外光電探測器具有針對日盲紫外光的特征響應(yīng)和柔性可彎曲的特點(diǎn)。柔性探測器件具有重復(fù)彎曲可恢復(fù)性，可以應(yīng)用于可穿戴探測設(shè)備、彎曲屏交互設(shè)備、仿生組織等領(lǐng)域；可以大幅提高日盲光電探測系統(tǒng)的便攜性、設(shè)置及設(shè)計(jì)的自由度。Wenxiang Mu等人[W. Mu, Z. Jia, Y. Yin, Q. Hu, J. Zhang, Q. Feng, Y.Hao, and X. Tao. One-step exfoliation of ultra-smooth β-Ga₂O₃ wafers from bulkcrystal for photodetectors. Crystengcomm. 2016,19(34)]制備了基于剝離β-Ga₂O₃單晶的簡單金屬-半導(dǎo)體-金屬（MSM）結(jié)構(gòu)的日盲探測器，其中光電流上升和下降時(shí)間分別為4.4 s和0.14 s，響應(yīng)速度較慢；Sooyeoun Oh等人[S. Oh, J. Kim, F. Ren, S.J.Pearton, and J. Kim. Quasi-two-dimensional β-Gallium Oxide Solar-blindPhotodetectors with Ultrahigh Responsivity. Journal of Materials Chemistry C.2016, 4(39)]制備了基于剝離氧化鎵單晶的場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的日盲探測器，其響應(yīng)時(shí)間分別為0.67 s和1.56 s。其響應(yīng)時(shí)間雖較前者稍具優(yōu)勢，但仍然不能滿足在實(shí)際應(yīng)用中的要求，且其存在光電流開關(guān)比低的問題，這將成為其應(yīng)用于實(shí)際中的巨大阻礙。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對氧化鎵日盲探測器響應(yīng)時(shí)間長、光電流開關(guān)比低等問題，提出一種場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的氧化鎵基日盲探測器及其制備方法。