[發明專利]基于共摻雜一維SiC納米結構的高溫紫外光電探測器制備方法

在審

• 申請號: 202111123932.1
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN114038934A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 楊濤;徐兵;王恩會;侯新梅;方志;周林林;薛優;劉爽;鄭亞鵬;呂煜誠;邢原銘;王博
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0312
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司 11448
• 代理人: 劉敏

本發明提供了一種基于共摻雜一維SiC納米結構的高溫紫外光電探測器制備方法，步驟包括：對碳化硅單晶片摻雜得到鋁氮共摻雜碳化硅；通過陽極電化學刻蝕法在鋁氮共摻雜碳化硅表面形成一維碳化硅；取一維碳化硅溶解形成分散液滴于二氧化硅片上，分散劑揮發后在二氧化硅片表面形成分散平鋪的一維碳化硅；在二氧化硅片上的一維碳化硅兩端蒸鍍高溫合金電極；二氧化硅片退火氧化在一維碳化硅表面封裝二氧化硅層。本發明提供的基于共摻雜一維SiC納米結構的高溫紫外光電探測器制備方法，制作簡單、紫外光檢測率高、能夠適應高溫環境且高溫環境服役時間較長。

技術領域

本發明涉及無機非金屬與信息材料技術領域，特別涉及一種基于共摻雜一維SiC納米結構的高溫紫外光電探測器制備方法。

背景技術

光電探測器的原理是由輻射引起被照射材料的電導率發生改變。光電探測器在軍事和國民經濟等領域具有廣泛用途，主要用于射線測量和探測、工業自動控制、光度計量等方面。

通常，凡禁帶寬度或雜質離化能合適的半導體材料都具有光電效應，但要制造實用性光電器件還需考慮性能、工藝、價格等因素。碳化硅作為第三代半導體，其化學性質穩定、機械強度高，化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好，在超級電容器和場發射陰極材料等領域得到了廣泛應用。此外，碳化硅還具有較大的禁帶寬度，表明光生載流子有足夠的能量克服能量障礙，完成光電探測的任務，因此，碳化硅在光電探測領域具有重要地位。但較高的光生載流子復合率使其光能轉換效能較低，較大的禁帶寬度使其只能對陽光中的紫外光波段進行利用，而在高溫紫外光的利用上受到極大限制，因此，這些缺點大大限制了其對光能的探測率。

目前大量材料被應用于光電探測器領域中，但它們普遍存在如下問題：(1)無光條件下載流子濃度過高，有光條件下載流子濃度過低，光響應能力差；(2)高溫服役過程中容易被氧化，使用壽命大大縮短。

因此，目前亟需一種基于載流子濃度適中且高溫服役時間長的材料的光電探測器。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種制作簡單、紫外光檢測率高、能夠適應高溫環境且高溫環境服役時間長的基于共摻雜一維SiC納米結構的高溫紫外光電探測器制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于共摻雜一維SiC納米結構的高溫紫外光電探測器制備方法，包括如下步驟：

對碳化硅單晶片摻雜得到鋁氮共摻雜碳化硅；

通過陽極電化學刻蝕法在鋁氮共摻雜碳化硅表面形成一維碳化硅；

取一維碳化硅溶解形成分散液滴于二氧化硅片上，分散劑揮發后在二氧化硅片表面形成分散平鋪的一維碳化硅；

在二氧化硅片上的一維碳化硅兩端蒸鍍高溫合金電極；

二氧化硅片退火氧化在一維碳化硅表面封裝二氧化硅層。

進一步地，所述對碳化硅單晶片摻雜得到鋁氮共摻雜碳化硅包括：

以Al₂O₃為鋁源，在溫度為1000-1500℃、氣壓為10-500Pa、氬氣氣氛保護下對碳化硅單晶片摻雜1-10h，得到鋁摻雜濃度為0.01-1mol％的鋁摻雜碳化硅；

以N₂O₅為氮源，在溫度為900-1300℃、氣壓為10-300Pa、氬氣氣氛保護下對鋁摻雜碳化硅摻雜1-10h，得到氮摻雜濃度為0.01-1mol％的鋁氮共摻雜碳化硅。

進一步地，所述碳化硅單晶片為絕緣型碳化硅，電阻≥10⁷Ω·cm，厚度≥500μm，晶型為3C、4H或6H型。