[發明專利]透明Ga2

在審

• 申請號: 202010872254.8
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112103354A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 黃健;尚藝;陳卓睿;別佳瑛;黃浩斐;唐可;王林軍
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/105;H01L31/18
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種透明Ga₂O₃的p?i?n異質結構日盲型紫外光探測器及其制備方法，制備了Ga₂O₃薄膜，對日盲紫外光探測器的結構進行了設計，本發明探測器的結構采用襯底、p型NiO薄膜、i層Ga₂O₃薄膜、n型硼、鎵共摻的氧化鋅(BGZO)薄膜和Au電極五部分進行層疊組裝而成。本發明相對于商業上使用的光電倍增管結構簡單，性能優異，并且安全無毒，適用于大規模日盲紫外光探測器中。同時，p?i?n型結構的設計擴展了耗盡區的寬度，增大了光電轉換的有效工作區域，提高了器件的響應速度。

技術領域

本發明涉及一種p-i-n型紫外光探測器及其制備方法，特別是涉及一種Ga₂O₃薄膜日盲型紫外光探測器及其制備方法，應用于無機非金屬材料電子器件制造工藝領域。

背景技術

紫外(UV)光電探測器在民用和軍用方面有眾多應用，比如生物/化學分析、火焰傳感、隱蔽空對空通信、導彈跟蹤和環境檢測等。由于大氣中的臭氧和水蒸氣顆粒物對深紫外光具有極強的吸收，因此波長短于280nm的太陽輻射在地球表面幾乎不存在，所以稱這段光為日盲區。由于日盲區的自然背景低，在此光譜范圍中工作的光電探測器具有高信噪比和低誤報率等優點。然而，商業上所使用的日盲探測器通常是體積龐大并且易碎的光電倍增管，并且需要大的偏置電壓，從而限制了它們的使用。寬禁帶(WBG)半導體有許多優點，如高輻射強度和固有日盲吸收特性，這些為開發高性能寬禁帶日盲光電探測器提供可能，寬禁帶日盲光電探測器被認為是光電倍增管的潛在替代品。近年來，已經有各種各樣的寬禁帶半導體被用于研究設計日盲光電探測器，包括Al_xGa_1-xN，Zn_xMg_1-xO，氧化鎵(Ga₂O₃)和金剛石等。其中，Ga₂O₃本征吸收邊大約為253nm，具有本征日盲光吸收特性，由于其合適的帶隙寬度(4.9eV)在日盲探測器領域受到了廣泛研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種透明Ga₂O₃的p-i-n異質結構日盲型紫外光探測器及其制備方法。這一制備方法操作簡單，制備的探測器具有高的量子效率和響應度，是解決上述問題的有效方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種透明Ga₂O₃的p-i-n異質結構日盲型紫外光探測器，其特征在于：依次由襯底、p型NiO薄膜、i層Ga₂O₃薄膜、n型的硼、鎵共摻的氧化鋅(BGZO)薄膜和Au電極進行層疊組裝而成，構成透明薄膜探測器結構，襯底采用石英玻璃。

作為本發明優選的技術方案，Ga₂O₃的禁帶寬度為4.9eV，所對應的探測波段處于200-280nm日盲區的中間部位；探測器采用p-i-n型結構增大耗盡區的寬度，提高器件的響應度。

優選上述p型NiO薄膜厚度為100-300nm。

優選上述i層Ga₂O₃薄膜厚度為200-400nm。

優選上述硼、鎵共摻的氧化鋅薄膜厚度為50-200nm。

優選上述Au電極厚度為50-100nm。

一種本發明透明Ga₂O₃的p-i-n異質結構日盲型紫外光探測器的制備方法，步驟如下：

a.NiO薄膜的制備：