[发明专利]一种氧化镓纳米晶薄膜日盲紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及对于氧化镓纳米晶薄膜在日盲紫外光电探测方面的应用，具体涉及一种氧化镓纳米晶薄膜日盲紫外探测器及其制备方法。本发明采用单晶Si作为衬底，并采用电子束蒸发技术，在其上先沉积SiO₂薄膜隔离层；然后再沉积Ga₂O₃薄膜日盲紫外吸收层，经过退火处理使吸收层形成纳米晶结构；再通过电子束蒸发及快速热处理技术将Au/Ti双层金属叉指电极制备于吸收层上，即可得到成本低廉、工艺要求简单、重复性好、可大规模制造且具有良好光电响应的日盲紫外光探测器件。

技术领域

本发明涉及对于氧化镓纳米晶薄膜在日盲紫外光电探测方面的应用，具体涉及一种氧化镓纳米晶薄膜日盲紫外探测器及其制备方法。

背景技术

氧化镓(Ga₂O₃)是一种新型的宽禁带半导体材料，由于其优秀的物理特性以及良好的化学稳定性，在半导体光电器件制备中展现出广阔的应用前景；特别是其禁带宽度达4.9eV，对光的吸收波长小于280nm，使其成为制备日盲紫外探测器件的首选材料之一。

目前用于日盲紫外探测的氧化镓主要分为单晶块体、纳米结构和薄膜材料。Ga₂O₃单晶材料在制备过程中对设备和工艺要求极高，因此导致制备成本昂贵。而纳米线结构虽然能带来优异的光电性能，但在制备中长出的纳米线或纳米带常常取向杂乱、相互缠绕、尺寸不一、机械强度低，使其离实际应用还有很大差距。

近年来基于薄膜制备技术的成熟发展，Ga₂O₃薄膜日盲紫外探测器成为探测器发展的主流方式，但是目前的Ga₂O₃薄膜日盲紫外探测器大多以昂贵的蓝宝石和Ga₂O₃单晶材料为外延衬底，采用工艺控制要求较高的外延技术生长制备而成，制约了器件制备效率的提高和制备成本的降低。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决制备氧化镓日盲紫外探测器过程中的制备工艺复杂和成本较高的问题，提供一种氧化镓纳米晶薄膜日盲紫外探测器及其制备方法。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种氧化镓纳米晶薄膜日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于：步骤为：

1)以单晶硅为衬底，采用电子束蒸发的方式，在Si衬底上沉积一层50-300nm厚的SiO₂薄膜；

2)在50℃加热温度及5Am枪灯丝束流条件下再沉积一层100-400nm厚的Ga₂O₃薄膜；

3)将步骤2)获得的薄膜样品取出，放置于退火炉中，在600-1000℃温度下进行1-3小时退火处理，使Ga₂O₃薄膜晶化生成β-Ga₂O₃相；

4)将叉指电极掩模版覆盖在步骤3)得到的Ga₂O₃薄膜表面，两者一起固定在样品架上，采用电子束蒸发的方式在对样品架上的样品表面沉积一层100nm厚的钛膜，然后再沉积一层100nm厚的Au膜，形成双层金属叉指电极；

5)将双层金属叉指电极放置于快速退火炉中，在200-500℃温度下对电极进行180s的快速退火，制得日盲紫外探测器件。

所述的制备方法制得的氧化镓纳米晶薄膜日盲紫外探测器。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1)本发明采用电子束蒸发技术结合热处理退火工艺制备Ga₂O₃多晶薄膜，具有制备成本低、工艺要求简单、而且重复性好和可大规模制造等优点；