[發明專利]一種紫外探測器及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210317233.9
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114744071A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 李國強;唐鑫;王文樑;鄭昱林;曹犇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/18
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了一種紫外探測器及其制備方法和應用。本發明的紫外探測器的組成包括依次層疊設置的襯底、GaN外延層、AlGaN勢壘層和源?漏電極層，AlGaN勢壘層中設置有多個鎂摻雜Al_xGa_1?xN區域，x取0.01～0.5。本發明的紫外探測器的制備方法包括以下步驟：1)在襯底上依次外延生長GaN外延層和AlGaN勢壘層；2)在AlGaN勢壘層中形成鎂摻雜Al_xGa_1?xN區域；3)在AlGaN勢壘層上沉積源?漏電極層，即得紫外探測器。本發明的紫外探測器的暗電流小、靈敏度高、響應速度快，且其制備過程簡單、無有害副產物產生，適合進行大規模量產。

技術領域

本發明涉及光電探測器技術領域，具體涉及一種紫外探測器及其制備方法和應用。

背景技術

近些年來，隨著紫外光電探測器被廣泛應用在導彈預警、航空航天、疾病診斷等軍事和民生領域，紫外探測技術發展迅速。然而，市場上主流的光電倍增管和硅基光電二極管存在體積大、易損壞、效率低等缺點，已經難以滿足日益增長的實際應用需求。III族氮化物(例如：GaN)具有優異的物理和化學性能，被認為是制備紫外探測器的理想材料。目前，GaN基紫外探測器主要包括光伏型探測器和光電導型探測器這兩類，前者存在摻雜工藝難度大、成本高等問題，后者存在暗電流較大、響應速度較慢等問題，均還遠遠沒有達到可以實際商業應用的程度。

因此，開發一種高靈敏度、快速響應、制備工藝簡單、成本低的紫外探測器具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種紫外探測器及其制備方法和應用。

本發明所采取的技術方案是：

一種紫外探測器，其組成包括依次層疊設置的襯底、GaN外延層、AlGaN勢壘層和源-漏電極層；所述AlGaN勢壘層中設置有多個鎂摻雜Al_xGa_1-xN區域，x取0.01～0.5。

優選的，所述襯底選自硅襯底、藍寶石襯底、碳化硅襯底中的一種。

優選的，所述GaN外延層的厚度為400nm～600nm。

優選的，所述AlGaN勢壘層的厚度為80nm～150nm。

優選的，所述AlGaN勢壘層中的多個鎂摻雜Al_xGa_1-xN區域按照間距5μm～10μm進行設置。多個鎂摻雜Al_xGa_1-xN區域呈現叉指型分布，有利于提高器件的響應度，加快器件響應速度(相鄰鎂摻雜Al_xGa_1-xN區域之間的間隔越窄，器件的性能提升越明顯，但若寬度太窄，鎂摻雜Al_xGa_1-xN區域則容易融合)。

優選的，所述鎂摻雜Al_xGa_1-xN區域在AlGaN勢壘層中的嵌入深度為30nm～50nm。

優選的，所述源-漏電極層的組成包括源電極和漏電極。

優選的，所述源電極和漏電極均是由Ti、Al、Ni和Au四層金屬層組成。

上述紫外探測器的制備方法包括以下步驟：

1)在襯底上依次外延生長GaN外延層和AlGaN勢壘層；

2)在AlGaN勢壘層上沉積叉指形狀的鎂金屬層，再進行退火，形成鎂摻雜Al_xGa_1-xN區域，再通過酸溶液清洗除去AlGaN勢壘層表面殘余的金屬鎂；

3)在AlGaN勢壘層上沉積源電極和漏電極，再進行退火，形成源-漏電極層，即得紫外探測器。