[发明专利]基于氧化镓/CuAlO2异质结日盲型紫外探测器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外探测器，具体是指一种基于n-Ga₂O₃/p-CuAlO₂异质结日盲型紫外探测器的制备方法。

技术背景

随着紫外探测技术的发展，紫外探测器越来越受到人们的重视。目前市场上的火焰探测主要以红外探测为主，但由于自然界中的红外线比较多，比如人体红外辐射等影响，容易对探测器产生干扰，造成误报，以至于导致不必要的人力以及物力损失；但“日盲型”紫外探测器由于接收的信号是紫外波段的光，而自然界中紫外光又被大气层吸收，受到环境的干扰比较小。

n-Ga₂O₃是一种具有深紫外特性的半导体材料，200nm的n-Ga₂O₃薄膜在紫外光区域能达到80％以上的透过率，弥补了传统TCO材料在深紫外区域透过性低的缺点；而且因为比较宽的带隙，n-Ga₂O₃能够发出较短波长的光，在通过掺杂Mn、Cr、Er等稀土元素的情况下，还能够用来制作深紫外光电器件。目前，已商业化的半导体紫外火焰探测器大部分都不是基于“日盲型”探测，容易被太阳光所干扰，对弱信号的处理能力比较弱。而“日盲型”紫外火焰探测器能及时、准确地捕捉到火苗，以弥补红外火焰探测器的滞后性，防止火灾的发生。本发明设计的基于n-Ga₂O₃/p-CuAlO₂异质结薄膜的日盲型紫外探测器具有良好的光电响应，稳定性好，反应灵敏，加工工艺重复性好，结构牢固等优点，具有很大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种灵敏度高、稳定性好、响应时间短、探测能力强基于n-Ga₂O₃/p-CuAlO₂异质结日盲型紫外探测器的制备方法。

本发明的技术方案为：

一种基于n-Ga₂O₃/p-CuAlO₂薄膜的日盲型紫外探测器，由p-CuAlO₂薄膜、n-Ga₂O₃薄膜、石英衬底以及Ti/Au薄膜电极组成；所述的n-Ga₂O₃薄膜厚度为400-500nm，p-CuAlO₂薄膜厚度为500-600nm，所述的石英衬底作为制备p-CuAlO₂薄膜的衬底，在p-CuAlO₂薄膜表面沉积一层n-Ga₂O₃薄膜，所述的 n-Ga₂O₃薄膜面积为p-CuAlO₂薄膜面积的一半，所述的Ti/Au薄膜电极位于n-Ga₂O₃薄膜和p-CuAlO₂薄膜表面，形状为直径250微米的圆形，Ti/Au薄膜电极包括Ti薄膜电极和Au薄膜电极，Ti薄膜电极厚度为40-50nm，Au薄膜电极在Ti薄膜电极的上方，Au薄膜电极厚度为80-100nm。

本发明还公开了一种所述基于n-Ga₂O₃/p-CuAlO₂薄膜的日盲型紫外探测器的制备方法，该方法具有如下步骤：

1)石英衬底预处理：将石英衬底用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗15min，并用氮气吹干；

2)放置靶材和衬底：把Ga₂O₃靶材及CuAlO₂靶材放置在射频磁控溅射系统的靶台位置，将步骤1)处理后的石英衬底固定在样品托上，放进真空腔；

3)p-CuAlO₂薄膜沉积过程：先将腔体抽真空，加热石英衬底，通入氧气及氩气，调整真空腔内的压强，生长CuAlO₂薄膜，待薄膜生长完毕，对所得CuAlO₂薄膜进行异位退火；其中，CuAlO₂靶材与石英衬底的距离设定为3厘米，抽真空后腔体压强为1.5×10^-4Pa，通入氧气及氩气后腔体压强为1Pa，，且其中氩气比氧气比例为3:2，功率为120W，石英衬底的加热温度为700-800℃，p-CuAlO₂薄膜的退火温度为900-1050℃，退火时间为5-6小时；