[发明专利]增强AlGaN基深紫外探测器响应度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强AlGaN基深紫外探测器响应度的方法，属于半导体技术领域。

背景技术

三元合金AlGaN基材料具有直接宽带隙、热稳定性和化学稳定性好等优点，是制备紫外以及深紫外探测器的理想材料，尤其是在对深紫外光的探测方面，AlGaN基深紫外探测器与现有的Si探测器和光电倍增管相比独具优势，主要体现：AlGaN基材料通过调节Al组分可以实现禁带宽度在3.4～6.2eV之间连续可调，因此AlGaN基紫外探测器能够实现对200～365nm紫外以及深紫外光的本征探测，不仅避免了Si探测器中复杂的滤光系统的使用，而且解决了Si探测器的光生载流子在探测器表面复合的缺点；AlGaN基深紫外探测器作为半导体全固态探测器，具有体积小、功耗低的优点，有效克服了光电倍增管需要大的功率电源和阴极制冷等缺点；AlGaN基深紫外探测器的抗辐照能力强，能够在高空等恶劣环境下工作，这是Si探测器和光电倍增管无法实现的。

由于AlGaN基材料同质单晶衬底的缺乏，使得AlGaN基材料通常制备在蓝宝石等异质衬底上，大的晶格失配和热失配使得AlGaN材料中存在高密度的缺陷，另外由于在外延AlGaN材料的过程中，Al原子的迁移能力差，AlGaN外延层中的缺陷密度往往都在10⁹cm^-2以上，高密度缺陷不仅增加AlGaN基探测器漏电流，也导致AlGaN基深紫外探测器的光响应度低，性能差。

表面等离激元共振增强是指在金属表面存在的自由振动的电子在光电场驱动下移动，在另一侧产生等量的正电荷，此正负电荷在恢复力的作用下产生振荡，当表面等离激元与光子耦合后，产生表面等离激元共振，进而引起局部场增强、入射光散射截面增大等效应。分散的纳米金属体系能够产生表面等离激元共振增强效应，共振增强频率与纳米金属体系的种类、形态、分布、密度等因素有关。到目前为止，Ag、Au等纳米粒子已经成功应用于太阳能电池和发光二极管中，增强了Si基、GaAs基太阳能电池的光电转换效率，例如，在InP/InGaAsP量子阱太阳能电池中，利用表面等离激元增强将太阳能电池的短路电流密度增强了12.9%，转换效率增强了17%。但是现有技术中还没有表面等离激元增强AlGaN基深紫外探测器响应度的方法。

发明内容

本发明的发明目的是解决现有技术中AlGaN基深紫外探测器光响应度低的技术问题，提供一种增强AlGaN基深紫外探测器响应度的方法。

本发明提供一种增强AlGaN基深紫外探测器响应度的方法，包括以下步骤：

(1)生长AlGaN基深紫外探测器材料；

(2)在AlGaN基深紫外探测器材料表面制备能够产生表面等离激元共振的金属纳米结构体系，所述的金属纳米结构体系由分散的银纳米颗粒或者分散的铝纳米颗粒组成；

(3)制备电极，得到AlGaN基深紫外探测器。

本发明的有益效果：

(1)本发明从光场调控的角度，利用金属表面等离激元与深紫外光的共振耦合产生的局部场增强效应，粒子散射截面增大效应等，增强AlGaN基深紫外探测器对深紫外光的吸收效率及对深紫外光探测能力；

(2)本发明是在现有AlGaN基深紫外探测器制备工艺的基础上，在AlGaN基材料表面制备Al、Ag等具有高表面等离激元共振能量的金属纳米结构，此金属纳米结构能够通过和紫外光的共振耦合效应有效的增强AlGaN基深紫外探测器的响应度，实现了探测器对微弱信号的探测，且工艺简单、效果显著；

(3)本发明适用于增强不同结构AlGaN基深紫外探测器的响应度，如金属-半导体-金属结构、肖特基结构、PN结构以及PIN结构的AlGaN基深紫外探测器。

附图说明

图1为本发明实施例增强金属-半导体-金属结构AlGaN基深紫外探测器响应度的方法的流程图；

图2为本发明实施例制备的金属-半导体-金属结构AlGaN基深紫外探测器的结构示意图。

图中，21、衬底，22、AlN缓冲层，23、AlGaN外延层，24、Al纳米结构体系，25、AlGaN基深紫外探测器。

具体实施方式

增强AlGaN基深紫外探测器响应度的方法，包括以下步骤：

(1)采用MOCVD生长AlGaN基深紫外探测器材料，衬底的材料为蓝宝石、硅或者碳化硅，生长过程中利用三甲基镓作为镓源，三甲基铝作为铝源，氨气作为氮源，生长过程采用短波原位监测系统监测，由于Al原子的迁移率较低，采用高温MOCVD的方法能够增强Al原子迁移率，降低缺陷密度，增强材料质量；