[發明專利]具有ZnTe過渡層的GaN-CdZnTe復合結構組件、應用及其制備方法

有效

• 申請號: 201811264136.8
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109524491B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 沈悅;孫佳豪;徐宇豪;顧峰;黃健;王林軍
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01L31/0296
• 分類號: H01L31/0296;H01L31/18;H01L31/102
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明提供了一種具有ZnTe過渡層的GaN?CdZnTe復合結構組件、應用及其制備方法，基于GaN/ZnTe基底生長CdZnTe薄膜并制備GaN/ZnTe/CdZnTe基紫外光探測器，本發明提供的GaN/ZnTe/CdZnTe基紫外光探測器制備方法包括襯底預處理、ZnTe過渡層的濺射過程、CdZnTe薄膜的生長過程、GaN/ZnTe/CdZnTe基紫外光探測器的電極制作4個主要步驟。本發明方法能在GaN/ZnTe襯底上快速生長大面積、高質量CdZnTe薄膜，GaN/ZnTe襯底可以保證GaN/ZnTe/CdZnTe基紫外光探測器在極端環境下的使用，所制得的復合結構對紫外光也有著較強的光響應。

技術領域

本發明涉及一種半導體的晶體復合材料、其制備工藝及應用，特別是涉及一種CdZnTe薄膜器件、其制備工藝及應用，應用于無機非金屬材料制造、光學功能器件技術領域。

背景技術

紫外光是指波長范圍為10nm-400nm的電磁輻射，得名來自于它的光譜在可見光中紫光的外側。大自然中的紫外光主要來自太陽光，當日光透過大氣層時，波長比290nm短的紫外線會被大氣層吸收，人工的紫外線光源多是氣體的電弧放電。隨著科學技術的發展，紫外探測技術在民用和軍事領域中應用越來越廣泛。在民用領域，紫外探測技術可以應用于諸如火焰探測、海上油監、生物醫藥分析、臭氧的監測、太陽照度監測、公共安全偵察等；在軍事領域中，紫外探測技術則可以應用于導彈的預警制導和紫外通訊等方面。總之，紫外探測技術是繼紅外和激光探測技術之后的新的軍民兩用的光電探測技術。

一直以來，高靈敏度的紫外探測大多采用的是對紫外光敏感的真空光電倍增管及相似的真空類型器件。但是，與固體型的探測器相比，真空類型器件有著體積大和工作電壓太高的缺點；硅光電器件，作為固體探測器的代表，對可見光有響應，該特點在紫外探測中就會成為缺點，此時若要求只對紫外信號進行探測就會需要昂貴的前置濾光設施。伴隨著寬禁帶半導體材料研究的逐步深入，越來越多的人們開始考慮制備對可見光沒有響應或響應較小的半導體紫外探測器。現在，許多國家研制出了多種結構的紫外探測器，如光導型、p-n結型、肖特基結型、p-i-n型、異質結型、MSM型等。由于實際應用的需求，我們需要量子效率高、面積大、分辨率高、動態范圍寬、速度快、噪聲低的紫外探測器。依據工作方式不同，可以將半導體探測器大致分為無結器件光電導探測器和結型器件光伏型探測器。光電導探測器是利用半導體的光電導效應而制作的光探測器，是在半導體薄膜上淀積兩個歐姆接觸而形成的。與別的光探測器相比較，光電導探測器的主要優點是內部增益較高，在同樣的光照射條件下，比光伏探測器有著大得多的響應，內部增益一般大于100。光電導紫外光探測器具有結構和工藝較為簡單及內部增益高等等優點，其缺點是響應速度慢，器件的暗電流和漏電流大。

CdZnTe單晶材料屬于II-VI族化合物半導體，是由CdTe與ZnTe按一定比例組合而成的固熔體化合物。通過改變材料中Zn的比例，材料的晶格常數可以從CdTe的晶格常數到ZnTe的晶格常數連續變化，禁帶寬度也會在1.45eV到2.28eV之間連續變化。作為一種寬禁帶半導體，CdZnTe適用于紫外探測，且CdZnTe材料本身電阻率高，用作紫外探測時有著較小的暗電流和漏電流。而在襯底材料的選擇時，傳統的Si、GaAs等材料因禁帶寬度過小而無法保證紫外探測器在高溫、強輻射等極端條件下的正常使用，不能滿足當前對紫外光探測的需要。

ZnTe是一種Ⅱ-Ⅵ族化合物，ZnTe有立方和六方兩種晶型，前者從熔體中產出，后者從氣相中析出。碲化鋅也可以形成混合碲化物，它們都具有相同的四方晶型結構。ZnTe是一種p型寬禁帶半導體，室溫下禁帶寬度為2.26eV，77K下禁帶寬度為2.38eV。且ZnTe的晶格常數較GaN更接近CdZnTe，晶格失配度低，但至今尚未見到將ZnTe應用于光學探測器件的相關報道。

發明內容