[發(fā)明專利]一種GaN/Si微米線陣列光探測器及其制備方法

在審

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• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110010718A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設計）人: 宋偉東;王林媛;羅幸君;孫一鳴;李述體;陳浩;陳釗;郭月;高妍;王波;曾慶光;張業(yè)龍;張弛
• 申請（專利權(quán)）人: 五邑大學
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚曉欣

本發(fā)明公開了一種GaN/Si微米線陣列光探測器，包括由下至上依次排列的金屬電極，Si層，GaN微米線陣列層和ITO導電層。所述Si層為p型導電Si層。另外本發(fā)明還公開了所述GaN/Si微米線陣列光探測器的制備方法，包括Si層的處理、GaN微米線陣列層的制備、ITO導電層的制備和金屬電極的制備步驟。本發(fā)明所述GaN/Si微米線陣列光探測器寬光譜響應，所制備的GaN/Si微米線陣列光探測器對從紫外到近紅外的光具有良好的響應特性、響應速度快、靈敏度高、工作穩(wěn)定性好，且能進行自供電工作。另外，所述的制備方法過程簡單，成本低，適合工業(yè)量產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導體領(lǐng)域，特別涉及一種GaN/Si微米線陣列光探測器及其制備方法。

背景技術(shù)

第三代半導體材料GaN具有禁帶寬、高飽和電子遷移速率、高擊穿電場和高熱導率等優(yōu)良性能。已在二極管、場效應晶體管和光電探測器領(lǐng)域有廣泛的應用。

現(xiàn)有技術(shù)中，GaN和Si已應用在光探測器領(lǐng)域。但是，制備得到的光探測器的效率低，探測波段窄。GaN適用于近紫外光探測，Si則對近紅外光吸收效率最高。如果能將GaN與Si結(jié)合形成異質(zhì)結(jié)，則有望實現(xiàn)高效的寬光譜光探測器。然而，巨大的晶格失配和熱失配，使得Si基GaN薄膜異質(zhì)結(jié)仍然難以制備。現(xiàn)有技術(shù)中有應用Si和GaN制備得到單根孿晶結(jié)構(gòu)GaN納米線的紫外光電探測器，但探測波段依然窄，靈敏度低，響應速率慢，特別是生產(chǎn)過程復雜，難以實際應用。

因此，提供一種寬光譜響應、響應速度快、靈敏度高、工作穩(wěn)定性好且制備過程簡單的光探測器十分有必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種GaN/Si微米線陣列光探測器及其制備方法。本發(fā)明所述GaN/Si微米線陣列光探測器寬光譜響應、響應速度快、靈敏度高、工作穩(wěn)定性好，且能進行自供電工作(即所述光探測器不需要外界提供電能即可工作)。另外，所述的制備方法過程簡單，成本低，適合工業(yè)量產(chǎn)。

一種GaN/Si微米線陣列光探測器，包括由下至上依次排列的金屬電極，Si層，GaN微米線陣列層和ITO導電層。

優(yōu)選的，所述GaN微米線陣列層與ITO(銦錫氧化物)導電層之間有Ag納米線層。

優(yōu)選的，所述GaN微米線陣列層與Si層之間還有AlN層。

優(yōu)選的，所述金屬電極為銅電極。

所述Si層為p型導電Si層；優(yōu)選的，所述Si層的電阻率為3-10Ω·cm，Si層的厚度為300-430μm。

所述GaN微米線陣列層為n型GaN微米線陣列層。

所述Si襯底層和GaN微米線陣列層之間形成GaN/Si異質(zhì)p-n結(jié)。

所述GaN微米線陣列層的厚度為0.5-5μm；所述Ag納米線層的厚度為30-50nm；所述AlN層的厚度為5-30nm；所述ITO層的厚度為100-300nm。

一種GaN/Si微米線陣列光探測器的制備方法，包括以下步驟：

(1)Si層的處理：在Si襯底上沉積SiO₂，然后制備SiO₂條紋，再進行曝光、顯影、濕法腐蝕，得到截面為倒梯形的Si層；

(2)GaN微米線陣列層的制備：將步驟(1)制備得到的Si層置于MOCVD(金屬有機氣相沉積)的反應腔(所述MOCVD的反應腔為本領(lǐng)域常規(guī)設備，例如英國Thomas Swan公司的MOCVD 2*3片機)中，在350-400mbar，1000-1050℃條件下，通入三甲基鎵、氨氣，制得GaN微米線陣列層；

(3)ITO導電層的制備：在GaN微米線陣列層上沉積ITO導電層；