[发明专利]镁镍氧基多波段日盲区紫外探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及镁镍氧基多波段日盲区紫外探测器及其制备方法。

背景技术

随着紫外探测技术的发展，价格便宜、性能稳定可靠的紫外探测器件逐渐成为研究的热点之一，尤其是工作于地球表面日盲区(波长为240-280nm)范围内的紫外光探测器。日盲区紫外探测器可应用于导弹尾焰探测、化学火焰探测以及短波长光通讯等军事、民用领域。目前，常见的紫外探测器有AlGaN体系和MgZnO体系，但AlGaN体系制备工艺复杂，成本较高，缺少晶格匹配的衬底，使薄膜中存在大量缺陷；由于Al原子和Ga原子的迁移率不同，随Al组分增加，使得组分不均一，这些因素严重制约着AlGaN体系器件性能。MgZnO体系虽然在一定程度上调节了其禁带宽度，但是由于ZnO与MgO晶体结构上的差异，两者的固溶度有限，薄膜禁带宽度只能在一定范围内调节，其光谱响应仍不能被调节到日盲光谱范围内。对于Mg_xNi_1-xO合金，当x取值在0.2~0.3之间时，合金薄膜的吸收截止波长为276nm~253nm, 刚好处于日盲区范围(240nm~280nm)，非常适合用于日盲区紫外探测器。

目前，Mg_xNi_1-xO基紫外探测器的相关研究还处于起步阶段：Z.G. Ji等(Z.G. Ji, Z. P. He, Synthesis of Mg_xNi_1-xO thin films with a band-gap in the solar-blind region, Journal of Crystal Growth，2005(2733): 446-450)用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备了Mg_xNi_1-xO薄膜并经过高温退火处理后初步实现薄膜禁带宽度的调节，但薄膜的结晶质量较差，有较高的晶界密度和晶内缺陷及无定形相，在禁带中引入深能级作为载流子的陷阱或复合中心，严重限制其紫外响应特性；Y. M. Zhao等(Y. M. Zhao, J.Y. Zhang et al, Mg_xNi_1-xO-based metal-semiconductor-metal ultraviolet photodetector J. Phys. D: Appl. Phys, 2009(42): 092007)用电子束蒸发技术在石英衬底上制备了Mg_xNi_1-xO薄膜，由于Mg原子迁移率低导致薄膜产生微区不均匀，很难得到组分均匀的固溶体，薄膜禁带宽度未能达到预期调制结果，其光响应截止波长未能进入日盲区；中国专利CN102157598报道了基于镁镍氧化物薄膜的太阳盲探测器及其制备方法，但是由于是单层Mg_xNi_1-xO薄膜构成的金属-半导体-金属型(MSM)型紫外探测器，该探测器只能探测日盲区中单波段紫外线。至今为止，基于镁镍氧基的日盲区紫外探测器只是用于单波段探测，未见可调节的多波段日盲区紫外探测器。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计一种可调节的镁镍氧基多波段日盲区紫外探测器，该多波段探测器体积小、工作电压低、灵敏度高、可用于多波段日盲区紫外探测。

本发明采用的技术方案如下：

一种镁镍氧基多波段日盲区紫外探测器，其特征在于：包括沿垂直方向依次设置的衬底，底层NiO薄膜，多层镁镍氧薄膜，帽层NiO薄膜，所述探测器还设有第一金属电极和第二金属电极，第一金属电极设置在底层NiO薄膜上，第二金属电极设置在帽层NiO薄膜上。

其中，所述的多层镁镍氧薄膜(3)由沿垂直方向对称分布的Mg_x1Ni_1-x1O、Mg_x2Ni_1-x2O、Mg_x3Ni_1-x3O……Mg_xmNi_1-xmO、MgO、Mg_xmNi_1-xmO……Mg_x3Ni_1-x3O 、Mg_x2Ni_1-x2O、Mg_x1Ni_1-x1O薄膜构成，其中，0＜x1＜x2＜x3＜……＜xm＜1，MgO薄膜为中间层，多层镁镍氧薄膜中的其余薄膜相对于中间层沿垂直方向对称分布；