[發明專利]一種非對稱電極MSM結構氧化鎵紫外探測器

有效

• 申請號: 202110303309.8
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113097336B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 王少青;馬建博;劉祥泰;郭三棟;陳海峰
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: H01L31/108
• 分類號: H01L31/108;H01L31/109;H01L31/0216
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡菀

本發明涉及一種非對稱電極MSM結構氧化鎵紫外探測器，以解決現有肖特基勢壘型MSM結構的氧化鎵基紫外探測器中肖特基結面積與光入射面積互相制約的問題。該探測器包括襯底、氧化鎵層、石墨烯層、陽極電極、陰極電極、介質增透層。氧化鎵層位于襯底上表面；石墨烯層和陰極電極均位于氧化鎵層上表面，且石墨烯層與陰極電極不接觸；石墨烯層與氧化鎵層形成異質結；陰極電極與氧化鎵層形成肖特基接觸；陽極電極位于石墨烯層上表面，并與石墨烯層形成歐姆接觸；陽極電極與陰極電極形成叉指結構；介質增透層位于襯底、氧化鎵層、石墨烯層所形成整體的外表面，介質增透層上設有電極窗口，陽極電極和陰極電極從所述電極窗口伸出。

技術領域

本發明涉及半導體光電子技術領域，具體涉及一種非對稱電極MSM結構氧化鎵紫外探測器。

背景技術

進入21世紀以來，科技快速發展，紫外探測技術的應用需求日益增長。由于大氣層中臭氧的吸收，在200～280nm波長區域內的紫外線在大氣層中幾乎不存在，人類在地球上很難發現該波段紫外光的存在，日盲紫外光由此得名。因為其它波段的光對日盲紫外光信號探測影響相當小，所以日盲紫外探測相比其它探測技術，具有靈敏度高、通信準確率高、隱蔽性高、體積小、質量輕等獨特優勢。

氧化鎵(Ga₂O₃)的禁帶寬度在4.7～4.9eV之間，對應的峰值響應波長范圍是254～264nm，正好對應日盲波段。近年來，Ga₂O₃被視為制作日盲紫外光探測器的理想材料，行業研制了多種結構的Ga₂O₃基紫外探測器，包括光電導結構、MSM(金屬-半導體-金屬)結構、肖特基結構等。

金屬-半導體-金屬光電探測器是指在半導體表面制作金屬電極形成金屬-半導體肖特基接觸的器件。器件的電極由分立的兩組金屬條構成，即叉指電極。MSM結構的光電探測器就是由響應層和叉指電極組合形成的背靠背肖特基二極管。然而，現有的肖特基勢壘型MSM結構的氧化鎵基紫外探測器，結面積受限于金屬電極的寬度，隨著金屬電極寬度的增加，肖特基結面積增大，載流子收集速度加快，響應時間縮短，但同時光的入射面積也會減小，進而響應度(光生電流與相應入射光功率的比值)降低。

發明內容

本發明的目的是解決現有的肖特基勢壘型MSM結構的氧化鎵基紫外探測器中肖特基結面積與光入射面積互相制約的問題，而提供了一種非對稱電極MSM結構氧化鎵紫外探測器。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種非對稱電極MSM結構氧化鎵紫外探測器，其特殊之處在于：

包括襯底、氧化鎵層、石墨烯層、陽極電極、陰極電極、介質增透層；

所述氧化鎵層位于襯底上表面；

所述石墨烯層和陰極電極均位于氧化鎵層上表面，且石墨烯層與陰極電極不接觸；所述石墨烯層與氧化鎵層形成異質結；所述陰極電極與氧化鎵層形成肖特基接觸；

所述陽極電極位于石墨烯層上表面，并與石墨烯層形成歐姆接觸；所述陽極電極與陰極電極形成叉指結構；

所述介質增透層位于襯底、氧化鎵層、石墨烯層所形成整體的外表面，介質增透層上設有電極窗口，陽極電極和陰極電極從所述電極窗口伸出。

進一步地，所述襯底的材質為石英、藍寶石、Si、GaN、AlN、SiC及非故意摻雜的N型β-Ga₂O₃襯底中的一種或多種的組合。

進一步地，所述氧化鎵層的材質為非故意摻雜的Ga₂O₃或者摻雜Cr、Si、Ge、Sn、Ti、Zr和Hf中的一種或多種元素的Ga₂O₃。