[發(fā)明專利]一種InGaN可見光探測器及其制備方法和應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210360039.9
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114883433A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設計）人: 李國強;孔德麒;王文樑
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0224;H01L31/0304;H01L31/0336;H01L31/103;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: 余凱歡

本發(fā)明提供一種InGaN可見光探測器及其制備方法和應用，所述探測器包括從下到上依次設置的襯底、緩沖層、InGaN功能層和Ti₃C₂電極；所述緩沖層為從下到上依次設置的AlN層、AlGaN層和GaN層。通過在InGaN功能層上設置Ti₃C₂電極使InGaN藍光探測器具有自供電特性，并提升了響應度，減小暗電流；同時Ti₃C₂具有高透光性和導電性，可以增大器件受光面積，增強載流子壽命，提升載流子遷移速率，減小漏電。

技術領域

本發(fā)明屬于可見光探測器技術領域，尤其涉及一種InGaN可見光探測器及其制備方法和應用。

背景技術

銦氮化稼(InGaN)材料作為第三代半導體材料研究熱點之一,具有穩(wěn)定的化學性質、高擊穿電場電阻和熱導率，通過調節(jié)In的組分，可以使帶隙在0.7eV(紅外)到3.4eV(紫外)范圍內實現(xiàn)連續(xù)調節(jié)，是制作應用于可見光通訊光電探測器的理想材料。然而，InGaN材料的大缺陷密度、低載流子遷移率和相對較低的載流子壽命限制了InGaN和襯底之間大晶格失配引起的光電檢測性能。

雖然InGaN基探測器研究取得了顯著成果，但是到目前為止還沒有實現(xiàn)商品轉化。制約InGaN探測器發(fā)展和應用的根本問題是材料質量問題，關鍵問題是器件優(yōu)化問題。

Mxenes自2011年被報道以來就備受關注。Mxenes及其薄膜通常可以通過低溫固溶處理剝離Max相得到，生產方法簡單。它具有金屬導電性和良好的透光率,并且可以通過改變Mxenes的表面基團和類型來靈活調整Mxenes的功函數(shù)和電子能帶結構。其功函數(shù)可在1.6～8.0eV的較寬范圍內調節(jié)，有利于與各種吸光材料形成肖特基接觸，增強光生載流子的傳輸。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明第一個方面提出一種InGaN可見光探測器，其具有高載流子壽命、高載流子遷移率和高靈敏度。

本發(fā)明的第二個方面提出了一種所述InGaN可見光探測器的制備方法。

本發(fā)明的第三個方面提出了一種所述InGaN可見光探測器的應用。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提出了一種InGaN可見光探測器，包括從下到上依次設置的襯底、緩沖層、InGaN功能層和Ti₃C₂電極；所述緩沖層為從下到上依次設置的AlN層、AlGaN層和GaN層，其中AlN層設置在所述襯底上。

本發(fā)明中，通過設置AlN/AlGaN/GaN緩沖層，降低位錯，釋放應力，使缺陷密度由10¹⁰減小到10⁴，使生長的InGaN材料質量更好。通過在InGaN功能層上設置Ti₃C₂電極致使器件具備供電特性，并提升了響應度，減小暗電流；以Ti₃C₂作為電極使得本發(fā)明的InGaN可見光探測器具備MSM探測器結構簡單，易于制備的特點；同時Ti₃C₂具有高透光性和導電性，可以增大器件受光面積，增強載流子壽命，提升載流子遷移速率，減小漏電。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述Ti₃C₂電極的厚度為20nm～30nm。本發(fā)明中，Ti₃C₂電極在上述厚度下，利于電流導通，低于這個厚度，導致電流導通受阻，而高于這個厚度，導致器件受光度變差。

在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方式中，所述InGaN功能層中In組分的摩爾分數(shù)為10％～30％。

在本發(fā)明的一些更優(yōu)選的實施方式中，所述InGaN功能層的厚度為25nm～50nm。該厚度下的生長的InGaN薄膜質量較好。