[發(fā)明專(zhuān)利]一種ZnMgO薄膜、紫外探測(cè)器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010195985.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111261735B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉可為;韓冬陽(yáng);陳星;張振中;李炳輝;申德振
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/0296
• 分類(lèi)號(hào): 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(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 劉樂(lè)

本發(fā)明提供了本發(fā)明提供了一種ZnMgO薄膜，所述ZnMgO薄膜具有單一六角相晶體結(jié)構(gòu)；所述ZnMgO薄膜中，ZnO和MgO的質(zhì)量比為(7～11)：1；所述ZnMgO的吸收截止邊為350～370nm。本發(fā)明得到了一種ZnMgO薄膜材料，該ZnMgO材料具有單一六角相晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)晶質(zhì)量高，吸收截止邊陡峭等特點(diǎn)，而且本發(fā)明制備ZnMgO薄膜材料還具有面積大、表面平整的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而使得本發(fā)明制備的ZnMgO紫外探測(cè)器具有較低的暗電流和良好的器件穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的可控制備方法，步驟簡(jiǎn)單，條件溫和，重復(fù)性好，過(guò)程可控，有利于規(guī)模化推廣和應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體紫外探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種ZnMgO薄膜、紫外探測(cè)器及其制備方法，尤其涉及一種具有陡峭的吸收截止邊的單一六角相晶體結(jié)構(gòu)的ZnMgO薄膜、紫外探測(cè)器及其制備方法。

背景技術(shù)

太陽(yáng)輻射是維持人類(lèi)日常活動(dòng)的能源之一，雖然紫外光在太陽(yáng)光譜只占到7％的比例，但是在人類(lèi)生活中占有十分重要的角色。近些年來(lái)由于大氣中臭氧層的破壞加重，使得地球表面的紫外輻射逐漸增多，過(guò)量的紫外輻射可以引起皮膚癌、白內(nèi)障以及免疫系統(tǒng)功能的降低，還可以使農(nóng)作物減產(chǎn)，產(chǎn)生一系列環(huán)境問(wèn)題。因此，關(guān)于紫外輻射的探測(cè)技術(shù)引起了廣泛的關(guān)注。而且紫外探測(cè)技術(shù)在導(dǎo)彈尾焰探測(cè)，火焰?zhèn)鞲校諝夂退畠艋约翱諏?duì)空通信等軍事和民用領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

近年來(lái)，伴隨著紫外輻照在國(guó)防、科學(xué)研究和民用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，半導(dǎo)體紫外探測(cè)技術(shù)也隨之快速發(fā)展，以Ⅲ族氮化物和碳化硅為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料是國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究和發(fā)展的第三代半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)良的材料性能，是制備紫外探測(cè)器的理想材料。基于寬禁帶半導(dǎo)體的光電探測(cè)器與傳統(tǒng)的硅基紫外探測(cè)器和真空光電倍增管相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，和硅基紫外探測(cè)器相比，寬禁帶半導(dǎo)體紫外探測(cè)器具有：量子效率高；帶邊截止，對(duì)可見(jiàn)光無(wú)響應(yīng)；可在高溫、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境下工作。同時(shí)，真空光電倍增管由于具有體重大、工作電壓高、壽命短等固有缺點(diǎn)，限制了其在紫外探測(cè)和成像系統(tǒng)方面的應(yīng)用。因而，寬禁帶半導(dǎo)體紫外探測(cè)器因其體積小、重量輕、工作時(shí)不需濾光片、無(wú)需制冷等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是可以取代真空光電倍增管和Si光電倍增管的第三代紫外探測(cè)器。

在寬禁帶半導(dǎo)體材料中，ZnMgO是ZnO和MgO的合金材料，由于其帶隙可調(diào)節(jié)范圍大、飽和載流子漂移速率高、抗輻射性能強(qiáng)、工作電壓低、制備手段多樣、源材料豐富等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是制備新一代可見(jiàn)盲及日盲紫外探測(cè)器的理想材料。然而當(dāng)ZnMgO材料中Mg組分較低時(shí)，雖然晶體結(jié)構(gòu)接近單一六角相，光學(xué)吸收截止邊接近近紫外波段，但是材料制備成器件的暗態(tài)電流較高，而且器件暴露在空氣中不太穩(wěn)定，放置較長(zhǎng)時(shí)間后性能變差，成為了其在紫外探測(cè)器應(yīng)用上的重要桎梏。

因此，如何能夠找到一種合適的方法，克服ZnMgO合金材料存在的上述缺陷，拓寬其在紫外探測(cè)器領(lǐng)域的應(yīng)用，已成為業(yè)內(nèi)諸多具有前瞻性的研究人員廣為關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種ZnMgO薄膜、紫外探測(cè)器及其制備方法，特別是一種具有陡峭的吸收截止邊的單一六角相晶體結(jié)構(gòu)的ZnMgO薄膜。本發(fā)明制備的ZnMgO薄膜具有六邊形形貌ZnMgO薄膜層具有結(jié)晶質(zhì)量高，吸收截止邊陡峭等特點(diǎn)，使得ZnMgO紫外探測(cè)器具有較低的暗電流和良好的器件穩(wěn)定性。

本發(fā)明提供了一種ZnMgO薄膜，所述ZnMgO薄膜具有單一六角相晶體結(jié)構(gòu)；

所述ZnMgO薄膜中，ZnO和MgO的質(zhì)量比為(7～11)：1；

所述ZnMgO的吸收截止邊為350～370nm。

優(yōu)選的，所述ZnMgO薄膜為具有(002)單一取向的ZnMgO薄膜；

所述吸收截止邊為光吸收截止邊；

所述ZnMgO具有陡峭的吸收截止邊；

所述ZnMgO在吸收截止邊位置，5nm波段范圍內(nèi)透射率下降70％～90％；