[發(fā)明專利]一種基于氮化鎂薄膜的光電探測器件及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111106202B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 陳占國;李方野;趙紀紅;劉秀環(huán);王帥;陳曦;侯麗新;高延軍
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L31/108
• 分類號: H01L31/108;H01L31/0224;H01L31/0216;H01L31/032;H01L31/18;C23C14/06;C23C14/18;C23C14/35;C23C14/58
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

一種基于氮化鎂薄膜的光電探測器件及其制備方法，屬于半導體光電探測器領域。首先采用磁控濺射或蒸鍍技術(shù)在襯底上生長一層過渡金屬電極，并利用濕法或干法刻蝕技術(shù)制備出叉指電極結(jié)構(gòu)，然后采用反應射頻磁控濺射方法在制備好叉指電極結(jié)構(gòu)的襯底上生長Mg₃N₂薄膜，最后在Mg₃N₂薄膜上原位濺射生長一層BN或AlN薄膜作為Mg₃N₂保護層，從而得到基于Mg₃N₂薄膜的光電探測器件。本發(fā)明拓展了Mg₃N₂在光電功能材料與器件領域中的應用。BN或AlN薄膜不僅有效抑制了Mg₃N₂薄膜的水解，提高了Mg₃N₂薄膜的穩(wěn)定性，而且在紅外、可見光和大部分紫外波段都是透明的，是Mg₃N₂光電器件理想的光學窗口。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于半導體光電探測器領域，具體涉及一種基于氮化鎂薄膜的光電探測器件及其制備方法。

背景技術(shù)

光電探測器是利用物質(zhì)的光電效應把光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件。光電探測器在軍事和國民經(jīng)濟的各個領域都有著廣泛的應用，如射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度計量、區(qū)域環(huán)境監(jiān)測等等，所以對于光電探測器的研究顯得尤為重要。

氮化鎂(Mg₃N₂)是典型的金屬氮化物，在工業(yè)上有很多應用，例如，可以用作制備各種陶瓷材料的催化劑，是制備立方氮化硼常用的觸媒材料，同時也是一種理想的儲氫材料。事實上，Mg₃N₂也是一種直接帶隙半導體，它的禁帶寬度約為2.8eV，在帶邊有強烈的光吸收，因而是一種很有前途的光電功能材料，尤其適于制作藍紫光和紫外波段的光電探測器件。但是，遺憾的是，至今未見有關(guān)Mg₃N₂光電探測器件的報道。主要有三個方面的困難。一是工業(yè)上制備的Mg₃N₂主要是粉末，由于制備方法和制備條件的限制，Mg₃N₂粉末中還常常含有氧化鎂或鎂單質(zhì)等雜質(zhì)。要研制Mg₃N₂光電探測器件首先需要制備出高質(zhì)量的Mg₃N₂大塊單晶或大面積的Mg₃N₂薄膜材料，而這方面的研究十分匱乏。二是Mg₃N₂在空氣中很不穩(wěn)定，非常容易與空氣中的水蒸氣反應，水解成氫氧化鎂和氨氣。三是按照傳統(tǒng)光電探測器制作工藝流程，一般先制備Mg₃N₂材料，然后在Mg₃N₂材料表面光刻制備叉指電極或梳狀電極。在光刻過程中需要去離子水清洗，這必然導致Mg₃N₂材料發(fā)生水解。本發(fā)明創(chuàng)新性地解決了上述三方面困難，從而制備出一種基于Mg₃N₂薄膜的光電探測器件，拓展了Mg₃N₂材料的應用領域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種成本低廉、安全可靠、簡便易行的基于氮化鎂薄膜的光電探測器件及其制備方法，從而開拓Mg₃N₂材料新的應用領域。