[發明專利]一種氧化鎵日盲紫外探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 202211374999.7
• 申請日: 2022-11-04
• 公開（公告）號: CN115663055A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 齊紅基;陳端陽;包森川;張龍
• 申請（專利權）人: 杭州富加鎵業科技有限公司
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/0336;H01L31/18
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉

本發明公開一種氧化鎵日盲紫外探測器及其制備方法，探測器包括：導電襯底；氧化鎵薄膜，設置在導電襯底一表面上，氧化鎵薄膜遠離導電襯底的一側設置有凹槽；氧化鎵納米線陣列，設置在凹槽中；二維材料層，覆蓋在氧化鎵納米線陣列及氧化鎵薄膜上，并與氧化鎵納米線陣列形成異質結結構；陰極，設置在導電襯底遠離所述氧化鎵薄膜的一側；陽極，設置在二維材料層遠離氧化鎵納米線陣列的一側。本發明通過異質結形成的內建電場與氧化鎵納米線陣列壓電效應產生的壓電勢構建的內建電場相疊加，加快載流子分離和遷移，降低載流子的復合率，大幅提高探測器在日盲紫外光照下的電流，提高探測器的響應度和響應速度，提高探測器的光電探測性能。

技術領域

本發明涉及日盲紫外探測器技術領域，尤其涉及一種氧化鎵日盲紫外探測器及其制備方法。

背景技術

氧化鎵(Ga₂O₃)是一種新型的寬禁帶透明導電半導體，其禁帶寬度為4.6～5.1eV，對應的吸收截止邊為240～270nm，位于日盲紫外光區域(200～280nm)。基于氧化鎵的日盲紫外探測器在導彈追蹤、火焰探測、臭氧監測、雷電預警和紫外泄露等領域具有廣闊的應用前景。其中，高信噪比、快反應速度、高選擇性和高響應度是衡量探測器性能的主要參數。

目前基于Ga₂O₃日盲紫外探測器的典型結構包括光電導型結構、金屬-半導體-金屬結構(MSM)、肖特基結型結構、p-n結型結構和異質結型結構。其中，光電導型結構依賴半導體光敏特性，結構簡單，易于制作，響應速度快，能夠實現較高增益，但存在持續光電導效應，暗電流大的問題；MSM制備工藝簡便，易于集成，暗電流低，但其金屬電極使得器件有效光吸收面積減小，響應度低；肖特基結型結構的整流特性依靠金半接觸勢壘，因此響應速度快，但由于肖特基勢壘存在暗電流低，信噪比高的問題。總而言之，現有探測器無法在自驅動、高響應度、高信噪比和快速響應之間取得均衡，未能充分利用材料特性來提升探測器的性能，現有探測器的響應度、響應速度等性能還有待提高。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種氧化鎵日盲紫外探測器及其制備方法，旨在解決現有探測器的響應度、響應速度等性能還有待提高的問題。

本發明的技術方案如下：

本發明的第一方面，提供一種氧化鎵日盲紫外探測器，其中，所述氧化鎵日盲紫外探測器包括：

導電襯底；

氧化鎵薄膜，設置在所述導電襯底一表面上，所述氧化鎵薄膜遠離所述導電襯底的一側設置有凹槽；

氧化鎵納米線陣列，設置在所述凹槽中；

二維材料層，覆蓋在所述氧化鎵納米線陣列及氧化鎵薄膜上，并與所述氧化鎵納米線陣列形成異質結結構；

陰極，設置在所述導電襯底遠離所述氧化鎵薄膜的一側；

陽極，設置在所述二維材料層遠離所述氧化鎵納米線陣列的一側。

可選地，所述氧化鎵薄膜的材料選自α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃、γ-Ga₂O₃、ε-Ga₂O₃、δ-Ga₂O₃中的一種；

和/或，所述氧化鎵納米線陣列的材料選自α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃、γ-Ga₂O₃、ε-Ga₂O₃、δ-Ga₂O₃中的一種。