[發明專利]一種具有光電二極管效應的氧化物薄膜器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201910267910.9
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN110098288B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 劉志鋼;唐新桂;唐振華
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/36;H01L33/40
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明屬于微電子技術領域，公開了一種具有光電二極管效應的氧化物薄膜器件及其制備方法，所述氧化物薄膜器件包括頂電極、氧化物薄膜層、基片層和底電極；所述基片層為p?Si基片，所述氧化物薄膜層為ZrO₂。本發明通過磁控濺射法將氧化物薄膜沉積在基片上，然后分別在薄膜的上面鍍上金屬頂電極和在基片背面鍍上金屬底電極，形成金屬/氧化物薄膜/半導體器件結構。通過在合適的溫度和氧氣氛圍中退火，制作成該種器件結構，具有明顯的二極管效應。

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，更具體地，涉及一種具有光電二極管效應的氧化物薄膜器件及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著科技不斷地發展，薄膜器件受到的關注不斷增加，在各個領域內都很大的發展，光電二極管就是其中一個極具發展前景的方向。光電二極管是一種能夠將光轉化為電壓或電流的光探測器。

光電二極管與常規的半導體二極管基本相似，只是光電二極管可以直接暴露在光源附近或者通過透明小窗、光導纖維封裝，來允許光到達器件的光敏感區域來檢測光信號。一個光電二極管的基本結構非常簡單，通常是由一個PN結來構成的。當一個具有充足能量的光子沖擊在器件的光敏感區域時，它將即發一個電子，從而產生自由電子，同時還伴隨著一個帶有正電的空穴，這樣的機制被稱為內光電效應。倘若光子的吸收發生在PN結的耗盡層，則該區域的內電廠將會消除其間的障礙，使得空穴朝著陽極運動，電子朝著陰極運動，這樣光電流就產生了。

PN結型光電二極管與其他類型的光探測器一樣沒在諸如光敏電阻、感光耦合元件以及光倍增電流管等設備中有著廣泛的應用。它們能夠根據所受光的強度來輸出相應的電流電壓信號。在科研研究和工業生產中，光電二極管常常被用來精確測量光強，來滿足一些特殊場合的要求。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的不足和缺點，本發明首要目的在于提供一種具有光電二極管效應的氧化物薄膜器件。

本發明的另一目的在于提供一種上述具有光電二極管效應的氧化物薄膜器件的制備方法。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種具有光電二極管效應的氧化物薄膜器件，所述氧化物薄膜器件包括頂電極、氧化物薄膜層、基片層和底電極；所述基片層為p-Si基片，所述氧化物薄膜層為ZrO₂。

優選地，所述氧化物薄膜層的厚度為40～50nm。

優選地，所述頂電極為Au、Ti、Al、Ag、W、TiN或Pt中的一種以上。

優選地，所述底電極為W、Cu、Al、TiN或Pt。

所述的具有光電二極管效應的氧化物薄膜器件的制備方法，包括如下具體步驟：

S1.用砂紙擦拭Zr靶和W靶材表面，去除表面的雜質，然后用無水乙醇清洗靶材，清洗干凈；

S2.將p-Si基片浸泡在HF溶液中，去除基片表面生成的SiO₂；

S3.裝好靶材和基片，打開循環水，開啟總電源開關，開機械泵，調控氣閥，使壓強降低到10Pa以下；待壓強穩定后，開啟分子泵，調控板閥，使壓強降低在5×10^-3Pa以下；關閉板閥，通入O₂和Ar，調節閥門，同時微調節板閥，真空保持在4.5Pa～5.9Pa，開啟射頻電源，燈絲預熱；

S4.準備起輝，調節功率，控制電流在280～320mA，電壓在0.6～0.8kV，進行濺射，制得氧化物薄膜；

S5.將氧化物薄膜在氧氣條件下600～650℃退火，將退火過后沉積氧化物薄膜的基片重新放在測控濺射儀中，重復步驟S1-S4，在只通Ar的氛圍下，在沉積氧化物薄膜的基片的背面鍍上一層金屬W，在正面鍍一層金屬Au點電極，即制得具有光電二極管效應的氧化物薄膜器件。