[发明专利]BeMgZnO基同质p-n结构紫外探测器及制法

说明书

技术领域

本发明涉及紫外探测器技术领域，特别涉及一种BeMgZnO基同质p-n结构紫外探测器及制法。

背景技术

紫外探测尤其是日盲波段的探测技术无论在军事上还是在民用上都有很大的应用：军事领域日盲探测可用在军事通信、导弹尾焰的探测和制导等方面；民用领域可用于火灾预警、海洋石油漏油、环境监测等方面。

目前商用的日盲探测器有硅探测器、光电倍增管和半导体探测器。相对硅探测器和光电倍增管来说，由于半导体材料具有携带方便、造价低、响应度高等优点而备受关注。而研究用于日盲探测的半导体材料主要有Ⅲ-Ⅴ族的合金AlGaN和Ⅱ-Ⅵ族的合金MgZnO。目前报道的GaN通过掺入铝能把能带调宽到日盲区，并制作成MSM和p-n等结构的探测器。但是AlGaN的生长温度高，而且高铝组份的合金结晶质量差，空间的抗辐射性也不如ZnO。

ZnO作为另外一种寛禁带半导体通过掺入镁也能把禁带调到日盲区，目前已有MgZnO基的日盲探测器的报导。但是MgZnO也有缺点：氧化镁和氧化锌的晶体结构不一样，限制了高镁组份合金的制备。

BeZnO作为一种新型的合金材料，其能带理论上能从3.4eV调到10.6eV，覆盖整个日盲区。但是由于氧化铍和氧化锌的晶格常数相差太大，重掺杂容易出现组份的相分离，即使在非平衡态下生长出单相的合金，晶体质量也很差，达不到器件的要求。

通过理论计算我们发现，在BeZnO中掺入镁或者在MgZnO中掺入铍，都有利于解决三元合金遇到的结构相变和组份分离的问题。在这里我们提出制作BeZnMgO基的日盲探测器，在生长的过程中通过改变生长参数来调节铍、锌、镁的原子比例，从而使能带连续可调。

综上所述，目前来说这种新型的材料还有待研究，相关的探测器的制备尚未看到报导。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有应用ZnO材料制作紫外探测的技术不足，提供一种BeMgZnO基同质p-n结构紫外探测器，以获得在日盲范围（200nm到375nm）响应的紫外探测器。

进一步的，提供一种BeMgZnO基同质p-n结构紫外探测器的制法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种BeMgZnO基同质p-n结构紫外探测器，包括衬底、衬底上沉积有缓冲层，缓冲层上生长有n型薄膜层，n型薄膜层上生长有p型薄膜层；n型薄膜层上制作有金属电极的负极，p型薄膜层上生长有金属电极的正极；所述n型薄膜层与p型薄膜层均为BeMgZnO四元合金薄膜层，BeMgZnO四元合金薄膜层的厚度为200nm～1000nm；BeMgZnO四元合金薄膜层通过调节铍、镁和锌三种元素的原子配比来调节禁带宽度，禁带宽度为3.37eV～6.2eV。

优选地，所述衬底为单晶氮化镓、砷化镓、氧化镁、单面或双面抛光的蓝宝石；衬底为蓝宝石时，蓝宝石的取向可以是c、R、M和a取向。

优选地，缓冲层由氧化铍、金属镁、氧化镁和氧化锌中的一种或一种以上材料形成，缓冲层的厚度为10nm-100nm。

优选地，所述金属电极由钛、铝、镍、金、铂、银、铱、钼、钽、铌、钴、锆和钨中的一种或一种以上形成，金属电极的沉积厚度为10nm～500nm。

优选地，金属电极上沉积有金层或银层，该金层或银层的厚度10nm～1000nm。

优选地，p型薄膜层通过掺元素锂、钠、氮或磷来实现；n型薄膜层通过掺元素铝或镓来实现。

进一步地，提供一种BeMgZnO基同质p-n结构紫外探测器的制法，包括如下步骤：

1）清洗衬底：在硫酸：盐酸体积比为3:1的酸中加热15min～30min，之后经过丙酮、异丙醇清洗，然后用去离子水冲干净，最后用氮气枪吹干；在装入生长腔之后，用500^oC～900^oC的高温处理15min～60min，去除衬底表面的水蒸汽和残留的有机物；

2）生长缓冲层：在高温处理衬底后，在衬底上生长缓冲层；

3）生长薄膜层：先在缓冲层上生长n型薄膜层，所掺的元素可为铝和镓；然后在n型层上生长p型薄膜层，所掺元素可为锂、钠、氮或磷，薄膜层为BeMgZnO四元合金薄膜层，BeMgZnO四元合金薄膜层的厚度为200nm～1000nm；BeMgZnO四元合金薄膜层通过调节铍、镁和锌三种元素的原子配比来调节禁带宽度，禁带宽度为3.37eV～6.2eV；