[發(fā)明專利]ZnMgO紫外探測器及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010800909.0
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111785793A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉可為;侯其超;申德振;陳星;張振中;李炳輝
• 申請（專利權(quán)）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;H01L31/108;H01L31/18;H01L21/02
• 代理公司: 深圳市科進知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛(wèi)良

本發(fā)明提供一種ZnMgO紫外探測器及其制備方法，其中的方法包括：S1、以有機鋅化合物作為鋅源，以有機鎂化合物作為鎂源，以高純氧氣為氧源，利用金屬有機化合物化學氣相沉積法在襯底的表面生長ZnMgO薄膜；S2、在ZnMgO薄膜上使用負膠光刻形成叉指電極掩膜，在叉指電極掩膜濺射金屬后將叉指電極掩膜去除，形成叉指電極；S3、在叉指電極上按壓In粒，得到MSM結(jié)構(gòu)的ZnMgO紫外探測器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過增加氧氣流量、增加氧分壓、減少氧缺陷的方式，使得制備的ZnMgO薄膜具有結(jié)晶質(zhì)量高、不出現(xiàn)分相、吸收截止邊陡峭等特點，混相結(jié)構(gòu)的ZnMgO薄膜2能夠同時滿足高響應(yīng)度和低暗電流，從而使ZnMgO紫外光電探測器具有更低的暗電流和更高的光響應(yīng)速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體紫外探測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高性能混相的ZnMgO紫外探測器及其制備方法。

背景技術(shù)

紫外探測技術(shù)在導彈尾焰探測、火焰?zhèn)鞲?、空氣和水凈化以及空對空通信等軍事和民用領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。波長小于280nm的紫外輻射由于受到地球上空臭氧層的阻擋，幾乎無法傳播到地球表面，被稱為日盲紫外。工作在日盲波段的日盲紫外探測器不受太陽輻射的干擾，具有更高的靈敏度，可應(yīng)用于導彈預(yù)警等方面。近年來，寬禁帶半導體紫外探測器因其體積小、重量輕、工作時無需濾光片、無需制冷等優(yōu)點被認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器。

ZnMgO薄膜材料帶隙可調(diào)范圍較寬(3.37～7.8eV)，在原理上可以應(yīng)用于160～370nm范圍內(nèi)的紫外光電器件。而且ZnMgO薄膜材料具有抗輻射能力強、原材料資源豐富、外延生長溫度低等一系列優(yōu)點，被相關(guān)研究人員所深入研究并寄予厚望。ZnMgO薄膜材料具有兩種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，一種是六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，另一種是立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)的ZnMgO薄膜材料各有優(yōu)劣，例如，六角相的ZnMgO響應(yīng)度高，但是暗電流也大；立方相的ZnMgO暗電流低，但響應(yīng)度也不高。研究發(fā)現(xiàn)，混相(六角相和立方相混合)ZnMgO薄膜材料同時能滿足高響應(yīng)度和低暗電流，從而實現(xiàn)相應(yīng)高性能紫外光電探測器件的研制。

目前，通常采用脈沖激光沉積和射頻磁控濺射制備ZnMgO薄膜。這兩種方法制備的ZnMgO薄膜晶體質(zhì)量不高，缺陷態(tài)較多，導致制備的紫外探測器暗電流較大，光響應(yīng)度較低，器件性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決脈沖激光沉積和射頻磁控濺射制備的ZnMgO薄膜晶體質(zhì)量不高、缺陷態(tài)較多導致紫外探測器的暗電流較大、光響應(yīng)度較低的問題，本發(fā)明提出一種ZnMgO紫外探測器及其制備方法，該ZnMgO紫外探測器基于混相ZnMgO薄膜，具有較低的暗電流和較快的光響應(yīng)速度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下具體技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種ZnMgO紫外探測器，包括從下至上依次疊加的襯底、ZnMgO薄膜和叉指電極。

優(yōu)選地，ZnMgO薄膜為六角相和立方相混相結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，ZnMgO薄膜的吸收截至邊為260～300nm，ZnMgO紫外探測器的光響應(yīng)截止邊為320nm。

本發(fā)明還提供一種ZnMgO紫外探測器的制備方法，包括如下步驟：

S1、以有機鋅化合物作為鋅源，以有機鎂化合物作為鎂源，以高純氧氣為氧源，利用金屬有機化合物化學氣相沉積法在襯底的表面生長ZnMgO薄膜；

S2、在ZnMgO薄膜上使用負膠光刻形成叉指電極掩膜，在叉指電極掩膜濺射金屬后將叉指電極掩膜去除，形成叉指電極；

S3、在叉指電極上按壓In粒，得到MSM結(jié)構(gòu)的ZnMgO紫外探測器。

優(yōu)選地，高純氧氣的流速為500～800sccm。

優(yōu)選地，有機鋅化合物為二甲基鋅或三乙基鋅，有機鎂化合物為二甲基二茂鎂或二乙基二茂鎂。