[发明专利]一种ZnMgO薄膜、紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了本发明提供了一种ZnMgO薄膜，所述ZnMgO薄膜具有单一六角相晶体结构；所述ZnMgO薄膜中，ZnO和MgO的质量比为(7～11)：1；所述ZnMgO的吸收截止边为350～370nm。本发明得到了一种ZnMgO薄膜材料，该ZnMgO材料具有单一六角相晶体结构，结晶质量高，吸收截止边陡峭等特点，而且本发明制备ZnMgO薄膜材料还具有面积大、表面平整的优点，进而使得本发明制备的ZnMgO紫外探测器具有较低的暗电流和良好的器件稳定性。本发明提供的可控制备方法，步骤简单，条件温和，重复性好，过程可控，有利于规模化推广和应用。

技术领域

本发明属于半导体紫外探测技术领域，涉及一种ZnMgO薄膜、紫外探测器及其制备方法，尤其涉及一种具有陡峭的吸收截止边的单一六角相晶体结构的ZnMgO薄膜、紫外探测器及其制备方法。

背景技术

太阳辐射是维持人类日常活动的能源之一，虽然紫外光在太阳光谱只占到7％的比例，但是在人类生活中占有十分重要的角色。近些年来由于大气中臭氧层的破坏加重，使得地球表面的紫外辐射逐渐增多，过量的紫外辐射可以引起皮肤癌、白内障以及免疫系统功能的降低，还可以使农作物减产，产生一系列环境问题。因此，关于紫外辐射的探测技术引起了广泛的关注。而且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。

近年来，伴随着紫外辐照在国防、科学研究和民用领域的广泛应用，半导体紫外探测技术也随之快速发展，以Ⅲ族氮化物和碳化硅为代表的宽禁带半导体材料是国内外重点研究和发展的第三代半导体材料，具有优良的材料性能，是制备紫外探测器的理想材料。基于宽禁带半导体的光电探测器与传统的硅基紫外探测器和真空光电倍增管相比具有明显的优势，和硅基紫外探测器相比，宽禁带半导体紫外探测器具有：量子效率高；带边截止，对可见光无响应；可在高温、强辐射等恶劣环境下工作。同时，真空光电倍增管由于具有体重大、工作电压高、寿命短等固有缺点，限制了其在紫外探测和成像系统方面的应用。因而，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。

在宽禁带半导体材料中，ZnMgO是ZnO和MgO的合金材料，由于其带隙可调节范围大、饱和载流子漂移速率高、抗辐射性能强、工作电压低、制备手段多样、源材料丰富等优势，被认为是制备新一代可见盲及日盲紫外探测器的理想材料。然而当ZnMgO材料中Mg组分较低时，虽然晶体结构接近单一六角相，光学吸收截止边接近近紫外波段，但是材料制备成器件的暗态电流较高，而且器件暴露在空气中不太稳定，放置较长时间后性能变差，成为了其在紫外探测器应用上的重要桎梏。

因此，如何能够找到一种合适的方法，克服ZnMgO合金材料存在的上述缺陷，拓宽其在紫外探测器领域的应用，已成为业内诸多具有前瞻性的研究人员广为关注的焦点之一。

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ZnMgO薄膜、紫外探测器及其制备方法，特别是一种具有陡峭的吸收截止边的单一六角相晶体结构的ZnMgO薄膜。本发明制备的ZnMgO薄膜具有六边形形貌ZnMgO薄膜层具有结晶质量高，吸收截止边陡峭等特点，使得ZnMgO紫外探测器具有较低的暗电流和良好的器件稳定性。

本发明提供了一种ZnMgO薄膜，所述ZnMgO薄膜具有单一六角相晶体结构；

所述ZnMgO薄膜中，ZnO和MgO的质量比为(7～11)：1；

所述ZnMgO的吸收截止边为350～370nm。

优选的，所述ZnMgO薄膜为具有(002)单一取向的ZnMgO薄膜；

所述吸收截止边为光吸收截止边；

所述ZnMgO具有陡峭的吸收截止边；

所述ZnMgO在吸收截止边位置，5nm波段范围内透射率下降70％～90％；