[发明专利]用于紫外光探测器的双层减反射膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学薄膜，尤其是涉及一种用于紫外光探测器的双层减反射薄膜的设计及其制造工艺。

背景技术

减反射膜在光电探测器(PD)、发光二极管(LED)以及太阳能电池等半导体器件上有着广泛的应用。近年来，在军用和民用等领域具有重要应用价值的SiC基和GaN基紫外探测器已经研制成功。为了进一步提高紫外探测器的性能，紫外减反射膜的研究具有很重要的意义。

为了获得具有高量子效率和响应度的探测器，应尽量减少紫外光在探测器光敏面的反射，以使光子能够最大限度地进入半导体内生成电子-空穴对。一般的方法是在探测器光敏面上生长一层光学厚度为1/4光波长的SiO₂作为减反射膜，公开号为CN1309191的发明专利申请提供一种InSb红外焦平面列阵器件减反射膜淀积方法及专用掩膜架。但SiO₂的缺点是抗离子玷污能力和抗辐射性能较差，尤其是这种单层减反射膜对4H-SiC衬底仍然具有高于3.0％的反射率，这对于高响应度探测器是不能满足其要求的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的单层SiO₂减反射膜存在效率低、抗离子玷污力差和抗辐射性能不强等缺点，提供一种具有高减反射效率以及抗玷污力和抗辐射性能强的主要用于紫外光探测器的双层紫外减反膜及其制备方法。

本发明的技术方案是从透光性、机械强度、抗辐射、抗离子玷污和附着力等方面综合考虑，采用Al₂O₃/SiO₂/4H-SiC结构，选用Al₂O₃和SiO₂制备紫外双层减反射膜，以提高探测器的量子效率和响应度。

本发明所述的用于紫外光探测器的双层减反射膜设有n⁺型4H-SiC衬底，在n⁺型4H-SiC衬底上从下到上依次生长SiO₂层和Al₂O₃层，其中SiO₂层的厚度为d₁＝λ/2n₁，Al₂O₃层的厚度为d₂＝λ/4n₂，其中λ为光波长，n₁、n₂分别为SiO₂、Al₂O₃的折射率。

当将紫外光探测器的双层减反射膜用于制备探测器时，在n⁺型4H-SiC衬底上设有电极，电极可采用Ni/Au金属电极等，在电极与Al₂O₃层上溅射焊盘，焊盘的接触金属可采用Ti/Au等。

本发明所述的用于紫外光探测器的双层减反射膜的制备方法包括以下步骤：

1)衬底的清洗：

a.依次用甲苯、丙酮和乙醇超声清洗至少1遍，再用去离子水冲洗。

b.将冲洗后的衬底放入氢氟酸内浸泡至少1min。

c.将浸泡氢氟酸后的衬底放入浓硫酸煮至少10min。

d.将煮过浓硫酸的衬底依次用一号液和二号液煮至少10min，再用去离子水冲洗干净后用氮气吹干待用，一号液为氨水、过氧化氢和去离子水的混合液，按体积比氨水∶过氧化氢∶去离子水＝1∶2∶5，二号液为盐酸、过氧化氢和去离子水的混合液，按体积比盐酸∶过氧化氢∶去离子水＝1∶2∶5。

2)将蒸发源和清洗后的衬底放入电子束蒸发设备的蒸发腔腔体内。

3)封闭蒸发腔腔体，抽真空，真空度至少3.0×10^-3Pa。

4)预熔蒸发源，同时通氧气，用电子束轰击蒸发源进行镀膜。

5)对蒸发腔放气降温至室温，取出样品。

蒸发源最好为Al₂O₃和JGS1石英晶体。封闭蒸发腔腔体后，可升温至250～350℃。