[发明专利]低暗电流n-AlGaN基MSM紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明公开一种低暗电流n‑AlGaN基MSM紫外探测器及其制备方法，包括衬底、缓冲层、吸收层、覆盖层、电极；所述缓冲层设置在所述衬底顶端，所述缓冲层顶端设置所述吸收层，所述吸收层顶端设置所述覆盖层，所述覆盖层顶端设有所述电极；本发明采用的晶格匹配半绝缘Al_xGa_1‑xN覆盖层，作为肖特基势垒增强层，对n‑AlGaN紫外探测器的暗电流限制效果显著，器件整体性能得到明显提升。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，具体涉及一种低暗电流n-AlGaN基MSM紫外探测器及其制备方法。

背景技术

AlGaN半导体材料具有优越的物理化学特性、逐渐成熟的材料生长技术和覆盖365nm～200nm紫外区的直接带隙(3.4eV～6.2eV)，是制作紫外探测器的理想材料。紫外探测器在燃烧监测、火灾报警、导弹预警、环境监测、紫外通讯、生物化学分析以及天文学研究等军民领域有着广泛的应用。

MSM结构的光电探测器制作成本低、响应速度快，基于n型掺杂半导体的MSM PD具有可以和金属半导体FET实现单片集成的潜在优势，然而，高性能n-AlGaN基MSM紫外光电探测器的制造技术还面临很大的挑战。主要问题是由于在异质衬底上获得低位错缺陷的高质量高Al组分n型AlGaN外延材料还很困难，因此制备的基于n-AlGaN材料的MSM结构日盲紫外探测器的有效肖特基接触势垒通常较低，导致器件暗电流非常高，严重制约着器件整体性能。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种低暗电流n-AlGaN基MSM紫外探测器，包括衬底、缓冲层、吸收层、覆盖层、电极；所述缓冲层设置在所述衬底顶端，所述缓冲层顶端设置所述吸收层，所述吸收层顶端设置所述覆盖层，所述覆盖层顶端设有所述电极。

较佳的，所述衬底采用蓝宝石、碳化硅或者硅材料制成。

较佳的，所述吸收层为n型掺杂Al_xGa_1-xN材料，电子浓度大于10¹⁷cm^-3。

较佳的，所述覆盖层为半绝缘Al_xGa_1-xN材料，并且晶格与所述吸收层相匹配。

较佳的，所述电极为肖特基接触电极，结构呈叉指状。

较佳的，所述衬底采用蓝宝石材质；所述缓冲层为高温生长的AlN，厚度为0.5μm；所述光吸收层为硅掺杂的n-Al_0.4Ga_0.6N，厚度为0.3μm；所述覆盖层为非掺半绝缘Al_0.4Ga_0.6N，厚度为20nm；所述电极设置为Ni/Au金属层，Ni层厚度和Au层厚度均为7nm，所述电极的指宽为10μm，指长为400μm，指间距为10μm。

较佳的，一种低暗电流n-AlGaN基MSM紫外探测器的制备方法，包括步骤：

S1，采用MOCVD技术在所述衬底上外延生长外延片，所述外延片结构自所述衬底从下往上依次为所述缓冲层、所述吸收层、所述覆盖层；

S2，在所述外延片表面采用电子束蒸发和光刻技术淀积和定义Ni/Au半透明的叉指电极层，从而最终获得所述低暗电流n-AlGaN基MSM紫外探测器。

较佳的，在所述步骤S1中，所述外延片的生长温度为1100℃，III/V比约为1000，腔体压力控制在100mtorr。

较佳的，所述吸收层为轻掺Al_xGa_1-xN材料，电子浓度大于10¹⁷cm^-3，厚度设置为200nm～400nm。