[发明专利]日盲紫外探测器、其制作方法与应用

说明书

本发明公开了一种日盲紫外探测器、其制作方法与应用。所述探测器包括：阵列结构，其包括复数个间隔设置的微结构体，所述微结构体由宽带系半导体材料形成；高迁移率薄膜，其与所述阵列结构的一端面电性接触，并与所述阵列结构配合形成肖特基异质结；以及电极，其与所述高迁移率薄膜电连接。本发明的日盲紫外探测器通过采用氧化镓纳米柱阵列等与石墨烯等高迁移率薄膜配合，有效提高了器件实际受光面积，促进电子空穴光生载流子对的产生，增大光电流，从而有效提高器件响应度、降低驰豫时间，对于减小器件尺寸，实现器件的小型化、集成化有着巨大的潜力。

技术领域

本发明涉及一种日盲紫外探测器，具体涉及一种基于纳米阵列氧化镓与高迁移率薄膜的肖特基异质结的日盲紫外探测器及其制备方法，属于光学探测器件技术领域。

背景技术

通常我们将探测光波长范围在200～280nm的光探测器称日盲紫外探测器。由于日盲紫外探测器的使用不受太阳光的干扰，其灵敏度高且能在任何环境下都能准确进行光探测，因此在军事、民用及通讯等领域被广泛使用。在军事上，可探测导弹尾焰发射的日盲紫外线进行导弹预警，与红外探测技术相比，探测目标准确率高、信号处理简单等优点。民用上，其广泛应用在火焰探测、环境检测等方面；环境检测主要针对臭氧空洞检测，当大气层出现臭氧空洞时，太阳辐射的紫外光穿透大气层，地球上的生物及人类就会受到破坏，日盲紫外探测器能有效探测臭氧空洞的位置，使地球上的生物得到保护。通讯上，主要应用在紫外光通讯。总之，日盲紫外探测器不仅弥补红外探测技术的不足，还可以结合红外探测技术一起使用，使其具有巨大的应用潜力及科研价值。

氧化镓是直接宽带系半导体材料，具有禁带宽度(4.2～4.9eV)大、击穿电场强度高、电子迁移率高等特点(Yu Z,Overgaard C D,Droopad R,et al.Growth and physicalproperties of Ga₂O₃thin films on GaAs(001)substrate by molecular-beam epitaxy[J].Applied Physics Letters, 2003,82(18):2978-2980.；Lee S,Hwang J,Kim J,etal.Dielectric characterization of transparent epitaxial Ga₂O₃thin film on n-GaN/Al₂O₃prepared by pulsed laser deposition[J].Applied Physics Letters,2006,89(18):182906.)，其吸收边落在日盲紫外波段，对紫外光特别敏感；还具有价格低廉、无毒、易于刻蚀、物理性质和化学性质稳定等优点，在日盲紫外探测领域具有巨大应用前景。

而载流子迁移率是影响器件光电探测器弛豫时间的重要因素，高迁移率薄膜的制备和应用成为当前的研究热点并具有非常大的应用优势，石墨烯等材料的出现和成功制备为各领域的发展注入了新的活力，其非常突出的一个优势是具有非常高的载流子迁移率(室温下可超过 200,000cm²/Vs，S.V.Morozov,K.S.Novoselov,M.I.Katsnelson,F.Schedin,D.C.Elias,J.A. Jaszczak and A.K.Geim,Giant intrinsic carriermobilities in graphene and its bilayer[J],Physical Review Letters,100(1),2008.)，远远超过氧化镓等材料。石墨烯，尤其单层石墨烯本身作为优秀的导电薄膜，且能与氧化镓形成肖特基异质结，能够有效地降低器件弛豫时间、提高器件响应度。

目前，市场上现有的紫外探测器件主要有以下几种：