[發明專利]一種氧化鎵納米晶薄膜日盲紫外探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 201910884320.0
• 申請日: 2019-09-19
• 公開（公告）號: CN110676339B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 楊陳;張進;蔡長龍;邵雨
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: H01L31/102
• 分類號: H01L31/102;H01L31/0224;H01L31/032;H01L31/0368;H01L31/18
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及對于氧化鎵納米晶薄膜在日盲紫外光電探測方面的應用，具體涉及一種氧化鎵納米晶薄膜日盲紫外探測器及其制備方法。本發明采用單晶Si作為襯底，并采用電子束蒸發技術，在其上先沉積SiO₂薄膜隔離層；然后再沉積Ga₂O₃薄膜日盲紫外吸收層，經過退火處理使吸收層形成納米晶結構；再通過電子束蒸發及快速熱處理技術將Au/Ti雙層金屬叉指電極制備于吸收層上，即可得到成本低廉、工藝要求簡單、重復性好、可大規模制造且具有良好光電響應的日盲紫外光探測器件。

技術領域

本發明涉及對于氧化鎵納米晶薄膜在日盲紫外光電探測方面的應用，具體涉及一種氧化鎵納米晶薄膜日盲紫外探測器及其制備方法。

背景技術

氧化鎵(Ga₂O₃)是一種新型的寬禁帶半導體材料，由于其優秀的物理特性以及良好的化學穩定性，在半導體光電器件制備中展現出廣闊的應用前景；特別是其禁帶寬度達4.9eV，對光的吸收波長小于280nm，使其成為制備日盲紫外探測器件的首選材料之一。

目前用于日盲紫外探測的氧化鎵主要分為單晶塊體、納米結構和薄膜材料。Ga₂O₃單晶材料在制備過程中對設備和工藝要求極高，因此導致制備成本昂貴。而納米線結構雖然能帶來優異的光電性能，但在制備中長出的納米線或納米帶常常取向雜亂、相互纏繞、尺寸不一、機械強度低，使其離實際應用還有很大差距。

近年來基于薄膜制備技術的成熟發展，Ga₂O₃薄膜日盲紫外探測器成為探測器發展的主流方式，但是目前的Ga₂O₃薄膜日盲紫外探測器大多以昂貴的藍寶石和Ga₂O₃單晶材料為外延襯底，采用工藝控制要求較高的外延技術生長制備而成，制約了器件制備效率的提高和制備成本的降低。

發明內容

有鑒于此，本發明為解決制備氧化鎵日盲紫外探測器過程中的制備工藝復雜和成本較高的問題，提供一種氧化鎵納米晶薄膜日盲紫外探測器及其制備方法。

為解決現有技術存在的問題，本發明的技術方案是：一種氧化鎵納米晶薄膜日盲紫外探測器的制備方法，其特征在于：步驟為：

1)以單晶硅為襯底，采用電子束蒸發的方式，在Si襯底上沉積一層50-300nm厚的SiO₂薄膜；

2)在50℃加熱溫度及5Am槍燈絲束流條件下再沉積一層100-400nm厚的Ga₂O₃薄膜；

3)將步驟2)獲得的薄膜樣品取出，放置于退火爐中，在600-1000℃溫度下進行1-3小時退火處理，使Ga₂O₃薄膜晶化生成β-Ga₂O₃相；

4)將叉指電極掩模版覆蓋在步驟3)得到的Ga₂O₃薄膜表面，兩者一起固定在樣品架上，采用電子束蒸發的方式在對樣品架上的樣品表面沉積一層100nm厚的鈦膜，然后再沉積一層100nm厚的Au膜，形成雙層金屬叉指電極；

5)將雙層金屬叉指電極放置于快速退火爐中，在200-500℃溫度下對電極進行180s的快速退火，制得日盲紫外探測器件。

所述的制備方法制得的氧化鎵納米晶薄膜日盲紫外探測器。

與現有技術相比，本發明的優點如下：

1)本發明采用電子束蒸發技術結合熱處理退火工藝制備Ga₂O₃多晶薄膜，具有制備成本低、工藝要求簡單、而且重復性好和可大規模制造等優點；