[發(fā)明專利]基于極性J-TMDs/β-Ga2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011506539.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112635594A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇杰;常晶晶;朱小強(qiáng);袁海東;林珍華;郝躍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0328;H01L31/032;H01L31/0296;H01L31/18
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華

本發(fā)明公開了一種基于極性J?TMDs/β?Ga₂O₃異質(zhì)結(jié)的高速光電子器件及其制備方法，主要解決現(xiàn)有β?Ga₂O₃基光電子器件響應(yīng)速度慢的問題。其包括襯底(1)、β?Ga₂O₃光吸收層(2)和金屬源漏電極(4,5)，襯底采用SiO₂/Si襯底，且SiO₂作為柵介質(zhì)材料，Si作為底部的柵電極；β?Ga₂O₃光吸收層的上部設(shè)有極性J?TMDs層，用于與該光吸收層構(gòu)成異質(zhì)結(jié)，以抑制激子復(fù)合，使得電荷在異質(zhì)結(jié)界面處快速轉(zhuǎn)移；金屬源電極位于β?Ga₂O₃層上的一端，金屬漏電極位于極性J?TMDs層上與金屬源電極相對的一端。本發(fā)明提升了界面處的傳輸性能，提高了器件的響應(yīng)速度，可用于制備高性能的光電探測器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及一種高速光電子器件，應(yīng)用于制備高性能的光電探測器。

背景技術(shù)

Ga₂O₃材料是一種透明的氧化物半導(dǎo)體材料，作為寬禁帶半導(dǎo)體材料的重要一員，得益于大尺寸Ga₂O₃單晶制備技術(shù)的突破，成為了當(dāng)前半導(dǎo)體領(lǐng)域的一大研究熱點。Ga₂O₃材料具有5種同分異構(gòu)體，分別為α，β，γ，ε和δ，其中β-Ga₂O₃材料是最穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。β-Ga₂O₃具有非常大的帶隙寬度，在4.2～4.9eV之間，對應(yīng)帶隙變化范圍的吸收波長范圍為253nm～295nm，延伸到了深紫外區(qū)域，對紫外光有80％以上的透過率，作為光吸收材料具有良好的光透過率、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，是一種非常出色的光電器件材料；同時，β-Ga₂O₃具有8MV·cm^-1的擊穿電場強(qiáng)度,是SiC(2.5MV·cm^-1)和GaN(3.3MV·cm^-1)的近三倍，巴利加優(yōu)值(BFOM)達(dá)到了3444，是GaN的BFOM(846)的三倍多，電子飽和速度高達(dá)2×10⁷cm/s，在功率器件和高頻器件上具有天然的優(yōu)勢。因此，β-Ga₂O₃在透明導(dǎo)電薄膜、日盲光電探測器和功率器件上都有著廣泛的應(yīng)用前景。

但是值得注意的是，盡管β-Ga₂O₃在光電子器件上具有著廣闊的應(yīng)用前景，但是β-Ga₂O₃材料本身的性質(zhì)限制了基于單晶、薄膜和納米線的Ga₂O₃光電子器件的性能。研究發(fā)現(xiàn)，β-Ga₂O₃材料在制備過程中會引入氧空位等缺陷，因此具有較高的激子復(fù)合，使得電子空穴對未能完成有效傳輸。β-Ga₂O₃的電子遷移率較低，約為GaN材料的1/4。較低的遷移率影響了Ga₂O₃電子器件的響應(yīng)速度。