[发明专利]一种锌镓氧紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种ZnGa₂O₄紫外探测器，包括依次复合而成的衬底、ZnGa₂O₄薄膜以及金属叉指电极；所述ZnGa₂O₄薄膜以有机锌化合物作为锌源，有机镓化合物作为镓源，以高纯氧气为氧源，利用金属有机化合物化学气相沉积法在衬底表面沉积得到。本发明使用金属有机化合物化学气相沉积法制备ZnGa₂O₄薄膜，通过增加氧气流量，增加氧分压，减少氧缺陷，使制备得到的ZnGa₂O₄薄膜层具有结晶质量高，不出现分相，吸收截止边陡峭等特点，进而使包含ZnGa₂O₄薄膜层的紫外探测器具有较低的暗电流，较高的响应度。

技术领域

本发明属于紫外探测器技术领域，具体涉及一种ZnGa₂O₄紫外探测器及其制备方法。

背景技术

紫外探测技术在导弹尾焰探测，火焰传感，空气和水净化以及空对空通信等军事和民用领域有广阔的应用前景。波长小于280nm的紫外辐射由于地球上空臭氧层的阻挡，几乎无法传播到地球表面，被称为日盲紫外。工作在日盲波段的日盲紫外探测器不受太阳辐射的干扰，具有更高的灵敏度，可用于导弹预警等方面。近年来，宽禁带半导体紫外探测器因其体积小、重量轻、工作时不需滤光片、无需制冷等优点被认为是可以取代真空光电倍增管和Si光电倍增管的第三代紫外探测器。

ZnGa₂O₄是ZnO和Ga₂O₃的复合氧化物，具有尖晶石结构，属于直接带隙半导体，禁带宽度在4.4-5.0eV之间，在原理上可以应用于248-280nm范围内的紫外光电器件等领域。ZnGa₂O₄与ZnMgO相比，可以避免结构分相问题；ZnGa₂O₄与Ga₂O₃相比，可以实现电学特性调控，提升导电性。又由于ZnGa₂O₄具有很好的稳定性及抗辐射能力，较高的电子饱和漂移速度等优势。因此，ZnGa₂O₄是制备日盲紫外探测器的候选材料。

通常采用脉冲激光沉积和射频磁控溅射制备ZnGa₂O₄薄膜。这两种方法制备的ZnGa₂O₄薄膜晶体质量不高，缺陷态较多，导致制备的紫外探测器暗电流较大，光响应度较低，器件性能较差。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种ZnGa₂O₄紫外探测器及其制备方法，本发明提供的紫外探测器具有低的暗电流和高的光响应度。

本发明提供了一种ZnGa₂O₄紫外探测器，包括依次复合而成的衬底、ZnGa₂O₄薄膜以及金属叉指电极；

所述ZnGa₂O₄薄膜以有机锌化合物作为锌源，有机镓化合物作为镓源，以高纯氧气为氧源，利用金属有机化合物化学气相沉积法在衬底表面沉积得到。

优选的，所述ZnGa₂O₄薄膜为尖晶石结构，沿(111)、(222)、(333)取向生长，为单一取向；

所述ZnGa₂O₄薄膜的厚度为100～600nm；

所述ZnGa₂O₄薄膜的吸收截止边为240～280nm；