[发明专利]一种BeMgZnO基MSM日盲探测器及其制备方法无效

专利信息
申请号: 201210477745.8 申请日: 2012-11-22
公开(公告)号: CN103022217A 公开(公告)日: 2013-04-03
发明(设计)人: 汤子康;祝渊;苏龙兴;张权林;陈明明;陈安琪;桂许春;项荣;吴天准 申请(专利权)人: 中山大学
主分类号: H01L31/103 分类号: H01L31/103;H01L31/0296;H01L31/18
代理公司: 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人: 陈卫
地址: 510275 *** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 bemgzno msm 探测器 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及紫外探测器技术领域,特别涉及一种BeMgZnO基MSM日盲探测器及其制备方法。

背景技术

紫外探测是继红外探测和激光探测之后发展起来的另外一种重要的探测技术,广泛应用于军事和日常生活中。对于军事上来说,由于喷气机、火箭和导弹在发射和飞行的过程中辐射出大量的紫外线,所发展紫外探测技术将有助于提高我们的空间防务,保障我们的国土安全。在民用方面,紫外探测也有广泛的应用,比如矿井可燃气体和汽车尾气的监测、环境污染的监测、DNA测试和海底漏油监测等等。

目前,商用的紫外探测器主要有硅紫外探测器、光电倍增管和GaN宽禁带半导体探测器,他们有一定的优势,但也有一些明显的不足。其中:

(一)光电倍增管需要在高压下工作,因此需配带有高压源而显得体积笨重,而且易损坏。

(二)硅紫外探测器有三个明显的缺点:1、对可见光有很强的吸收,因此需要附带一个复杂的滤光系统,提高了造价;2、对紫外线的吸收很强,造成紫外光的穿透深度很浅,降低了量子效率;3、空间抗辐照性差,限制了其在太空的应用。

(三)GaN宽禁带半导体探测器作为第三代半导体材料,具有宽禁带、不需要滤光系统、轻巧便携等优点,而且通过AlGaN合金化可以使禁带宽度在3.4eV到6.2eV之间连续可调。但是GaN材料的生长温度高,能耗高,热稳定性和空间抗辐照特性较差,这些都限制了其在太空探测的应用。

鉴于上述不足,人们开始发展ZnO作为另一种宽禁带的半导体,ZnO具有生长温度低,原材料丰富,激子束缚能高、电子诱生缺陷低等优势。但目前报道可以通过掺入镁使得ZnO的禁带宽度从3.4eV向更宽的禁带调节,但是由于MgO(盐岩矿结构)和ZnO(六方铅锌矿结构)的晶体结构不一样,因此镁在ZnO中的固溶度有限,能带调节有限。

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MSM日盲探测器,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MSM日盲探测器的制备方法。

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基的MSM结构紫外探测器,包括衬底、衬底上沉积有缓冲层,缓冲层上生长有薄膜层;薄膜层上制作有作为金属接触的叉指电极图形,叉指电极之间的间隙部分为感光区域;所述薄膜层为BeMgZnO四元合金薄膜层,BeMgZnO四元合金薄膜层的厚度为200nm~1um;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;衬底为双面抛光的蓝宝石时,双面抛光的蓝宝石的取向是c、R或a取向。

优选地,缓冲层由氧化铍、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,所述叉指电极由钛(Ti)、铝(Al)、镍(Ni)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、铱(Ir)、钼(Mo)、钽(Ta)、铌(Nb)、钴(Co)、锆(Zr)和钨(W)中的一种或一种以上形成,叉指电极的沉积厚度为10nm~500nm。

优选地,叉指电极上沉积有金(Au)层或银(Ag)层,该金(Au)层或银(Ag)层的厚度10nm~1000nm。

优选地,叉指电极的对数为30~50,叉指电极的间距和指宽分别为8μm和3μm。

进一步地,提供一种BeMgZnO基MSM结构紫外探测器的制备方法,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(IPA)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500oC~900oC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:在缓冲层上生长薄膜层,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~1um;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;

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