[发明专利]基于非极性InAlN/GaN异质结构的辐照探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于非极性InAlN/GaN异质结构的辐照探测器及其制备方法，所述制备方法包括：在衬底上生长成核层；在所述成核层上生长非极性GaN缓冲层；在所述非极性GaN缓冲层上生长非极性GaN沟道层；在所述非极性GaN沟道层上生长插入层；在所述插入层上生长非极性InAlN势垒层；依次对所述非极性InAlN势垒层、所述插入层、所述非极性GaN沟道层进行刻蚀，然后在所述非极性GaN沟道层上制备阴阳电极，最终完成所述辐照探测器的制备。通过这种制备方法，可以得到一种基于非极性InAlN/GaN异质结构的辐照探测器，该类型探测器利用III族氮化物异质结构沟道内二维电子气高迁移率和高限域性的特点，具有很高的灵敏度和探测效率。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种基于非极性InAlN/GaN异质结构的辐照探测器及其制备方法。

背景技术

脉冲星导航作为一种新兴的自主导航技术，无需地面设备支持，同时具有定位精度高、抗干扰能力强等优势，在空间科学领域发挥着至关重要的作用，已经成为各航天强国争相发展的尖端技术。实用化的脉冲星导航探测系统十分复杂，因此对匹配的辐照射线探测器的探测速度、灵敏度、精度、稳定性等提出了更高的要求，基于半导体材料的辐照射线探测器因为具有体积小、能量分辨率高、能量响应好、线性范围大、脉冲响应快等优势而得到了广泛关注。然而，基于Si、Ge等传统半导体材料的辐照射线探测器在抗辐照特性、快脉冲时间响应特性、稳定性等方面具有很大的局限性，探索新型半导体材料在辐照射线探测领域的应用成为必然趋势。氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的杰出代表，在辐照射线探测领域具有巨大的应用潜力。一方面，GaN具有直接带隙、禁带宽度大、击穿电场强度高、载流子迁移率高、材料稳定性好等突出优势，是非常理想的抗辐照和快响应辐射探测材料。另一方面，GaN基电子器件研究的飞速发展为GaN基辐照射线探测器的电学集成提供了新的发展契机。

目前GaN基辐照射线探测器的研究仍旧很不成熟，面临的主要问题有：1.单纯GaN体材料对于辐照射线波段光子吸收率低，探测器灵敏度依赖器件尺寸；2.氮化物体材料中载流子迁移率较低，大大限制探测灵敏度及探测效率；3.背景载流子过高使得探测器暗电流较大，器件信噪比难以满足需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于非极性InAlN/GaN异质结构的辐照探测器及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的一个实施例提供了一种基于非极性InAlN/GaN异质结构的辐照探测器的制备方法，包括：

在衬底上生长成核层；

在所述成核层上生长非极性GaN缓冲层；

在所述非极性GaN缓冲层上生长非极性GaN沟道层；

在所述非极性GaN沟道层上生长插入层；

在所述插入层上生长非极性InAlN势垒层；

依次对所述非极性InAlN势垒层、所述插入层、所述非极性GaN沟道层进行刻蚀，然后在所述非极性GaN沟道层上制备阴阳电极，最终完成所述辐照探测器的制备。

在本发明的一个实施例中，所述衬底材料为r面蓝宝石、m面SiC或(111)面Si。

在本发明的一个实施例中，依次对所述非极性InAlN势垒层、所述插入层、所述非极性GaN沟道层进行刻蚀，然后在所述非极性GaN沟道层上制备阴阳电极，之后还包括：

在所述阴阳电极以及所述非极性InAlN势垒层上生长保护层；

在所述保护层上制备金属互联层和辐照开孔区。

在本发明的一个实施例中，所述成核层为AIN成核层。

在本发明的一个实施例中，在所述成核层上生长非极性GaN缓冲层；包括：