[發明專利]一種ZnMgO薄膜、紫外探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010195985.3
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111261735B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 劉可為;韓冬陽;陳星;張振中;李炳輝;申德振
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01L31/0296
• 分類號: H01L31/0296;H01L31/036;H01L31/108;H01L31/18;C23C14/04;C23C14/18;C23C14/34;C23C16/40;C23C16/455;C23C28/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉樂

1.一種ZnMgO紫外探測器，其特征在于，包括ZnMgO薄膜；

所述ZnMgO薄膜具有單一六角相晶體結構；

所述ZnMgO薄膜中，ZnO和MgO的質量比為（7~11）：1；

所述ZnMgO的光吸收截止邊為大于等于350且小于370nm；

所述ZnMgO具有陡峭的光吸收截止邊；

所述ZnMgO在吸收截止邊位置，5nm波段范圍內透射率下降70%~90%；

所述光吸收截止邊包括紫外光和可見光的光吸收截止邊；

所述ZnMgO的晶粒尺寸為0.3~1nm；

所述ZnMgO薄膜的長度為1~5cm；

所述ZnMgO薄膜的寬度為1~5cm；

所述ZnMgO薄膜的厚度為100~600nm；

所述ZnMgO紫外探測器的光響應截止邊為大于380nm且小于等于400nm。

2.根據權利要求1所述的ZnMgO紫外探測器，其特征在于，所述ZnMgO薄膜為具有（002）單一取向的ZnMgO薄膜。

3.根據權利要求2所述的ZnMgO紫外探測器，其特征在于，所述ZnMgO薄膜的均方根粗糙度為0.1~2nm。

4.根據權利要求1所述的ZnMgO紫外探測器，其特征在于，所述ZnMgO紫外探測器還包括襯底；

所述ZnMgO薄膜層復合在所述襯底上；

復合在所述ZnMgO薄膜層上的叉指電極層；

復合在所述叉指電極層的叉指電極表面上的聚合物層；

所述叉指電極層的非叉指電極表面上設置有In顆粒。

5.根據權利要求4所述的ZnMgO紫外探測器，其特征在于，所述襯底包括藍寶石襯底、石英襯底和氧化鎂襯底中的一種或多種；

所述襯底的厚度為100~600 nm；

所述叉指電極層的材質包括金、銀、鉑和鋁中的一種或多種；

所述叉指電極層的厚度為20~40nm；

所述聚合物包括PMMA和/或PDMA；

所述聚合物層的厚度為0.1~10μm；

所述In顆粒的直徑為1~3mm；

所述In顆粒的高度為0.1~1mm。

6.一種如權利要求1~5任意一項所述的ZnMgO紫外探測器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）在過量氧氣的條件下，將有機鋅源和有機鎂源在加熱襯底上進行化學氣相沉積后，得到生長有ZnMgO薄膜的襯底；

所述有機鋅源的輸送載氣流速為10~30 sccm；

所述有機鎂源的輸送載氣流速為1~5 sccm；

所述化學氣相沉積過程中，氧氣的分壓為1x10²~1x10³ Pa；

2）在上述步驟得到ZnMgO薄膜上先形成叉指電極掩膜，再形成金屬層，然后去除掩膜，形成叉指電極層；

3）在上述步驟得到的叉指電極層的叉指電極上復合聚合物層，非叉指電極處按壓In顆粒后，得到ZnMgO紫外探測器。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述有機鋅源包括二乙基鋅和/或二甲基鋅；

所述有機鎂源包括二甲基二茂鎂和/或二茂鎂；

所述有機鋅源與有機鎂源的質量比為（5~20）：1；

所述有機鋅源的輸送載氣包括高純氮氣和/或高純一氧化氮；

所述有機鎂源的輸送載氣包括高純氮氣和/或高純一氧化氮；

所述氧氣流速為100~900sccm 。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述加熱襯底的溫度為400~800℃；

所述化學氣相沉積的時間為1~3h；

所述化學氣相沉積的溫度為400~800℃；

所述形成叉指電極掩膜的方式包括負膠光刻。

9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述形成金屬層的方式包括磁控濺射、熱蒸發、小離子濺射和ALD中的一種或多種；

所述小離子濺射的濺射電流為5~8mA；

所述去除掩膜的方式包括超聲去除；

所述超聲的時間為3~5min；

所述復合的方式包括旋涂和/或蒸發；

所述ZnMgO紫外探測器的光響應截止邊為380~400nm；

所述ZnMgO紫外探測器具有MSM結構。