[发明专利]一种MSM型(GaMe)2

说明书

本发明公开了一种MSM型(GaMe)₂O₃三元合金日盲紫外光探测器及其制备方法。所述探测器从下至上依次为c面蓝宝石衬底、有源层、平行金属电极，其中：有源层为(GaMe)₂O₃三元合金薄膜。本发明利用Me₂O₃的带隙(5.5eV)大于Ga₂O₃的带隙(4.9eV)，使用Me³⁺离子部分取代Ga³⁺离子，得到(GaMe)₂O₃三元合金来提高Ga₂O₃的带隙来有效地降低器件的暗电流，并使截止波长蓝移至280nm以内，提高器件对深紫外光的探测能力。而且本发明的MSM结构的日盲紫外光探测器结构和制作工艺简单，暗电流小于0.2pA，器件弛豫响应时间τ_d2可低至0.190s，响应速度快，性能稳定。

技术领域

本发明属于半导体探测器技术领域，具体涉及一种具有MSM结构的日盲紫外光探测器，更具体地说，本发明涉及一种MSM型(GaMe)₂O₃三元合金日盲紫外光探测器及其制备方法。

背景技术

由于太阳光中的深紫外部分(200～280nm)在到达地球表面前会被臭氧层强烈吸收，日盲紫外光电探测器在地球表面工作具有抗干扰能力强，灵敏度高等特点。在导弹预警，紫外通讯，火灾防控，环境监测等军事及民生领域有着十分重要的应用。传统的真空紫外光电倍增管探测器功耗高且价格高昂，基于宽禁带半导体材料的日盲紫外光电探测器由于具有体积小、增益大、能耗低等特点，成为了世界各国研究和竞争的焦点。其中研究主要集中在MgZnO、AlGaN和Ga₂O₃等宽禁带半导体材料上。但是要实现日盲紫外光的探测，有源层半导体材料的带隙必须要大于4.4eV，而MgZnO和AlGaN在通过分别提高Mg和Al含量来提高带隙达到4.4eV的同时会使得晶体质量显著下降，会极大降低器件的性能和稳定性。Ga₂O₃是一种具有4.9eV直接带隙的半导体材料，且激子束缚能较高，具有很好的物理和化学稳定性，是一种理想的日盲紫外光探测材料。

虽然纯氧化镓基日盲紫外光电探测器的峰值响应波长在255nm附近，但是它的截止波长大于280nm，也即对UVB波段的紫外光(280～315nm)仍有较明显的响应，而且由于深紫外光比较微弱，降低器件的暗电流能有效降低噪音对信号探测的影响。基于以上原因，我们使用Me³⁺离子(Me³⁺离子为Lu³⁺离子或Sc³⁺离子)部分取代Ga₂O₃中的Ga³⁺离子，得到(GaMe)₂O₃三元合金来提高Ga₂O₃的带隙，从而能够有效地降低器件的暗电流，并使截止波长蓝移至280nm以内，提高器件对深紫外光的探测能力。

同时金属-半导体-金属(MSM)结构探测器特别有利于表面光吸收，具有结构简单、效率高和便于集成等优点，能通过控制金属类型、沟道宽度等参数来调控所得探测器的性能。所以我们选择制备一种MSM型(GaMe)₂O₃三元合金日盲紫外光探测器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MSM型(GaMe)₂O₃三元合金日盲紫外光探测器及其制备方法。本发明通过利用Me³⁺离子(Me³⁺离子为Lu³⁺离子或Sc³⁺离子)的掺杂来提高氧化镓薄膜的带隙，从而使得氧化镓日盲紫外光探测器的暗电流降低，截止波长蓝移，提高对深紫外光的探测能力。

为了实现本发明的上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：