[发明专利]基于立方氮化硼厚膜的MSM型深紫外光电探测器及制备方法

说明书

一种基于立方氮化硼厚膜的MSM型深紫外光电探测器及制备方法，包括：衬底；氮化硼缓冲层，位于所述衬底之上；立方氮化硼厚膜，位于所述氮化硼缓冲层之上；一对电极，分别叠置于所述立方氮化硼厚膜之上。本发明利用立方氮化硼超宽禁带的电子学特性和极端环境下的稳定性等显著的材料性能优势，将其作为光吸收层，能够直接获得器件在深紫外区的光电响应，暗电流低、灵敏度高、响应速度快；本发明的MSM型深紫外光电探测器可应用于高温高压、高能量辐射和腐蚀性的极端环境中，在航空航天，信息通讯领域有很高的实用价值；本发明可直接制作在硅基衬底上，可与现有硅基工艺兼容，有利于器件集成，工艺简单，易于大规模产业化。

技术领域

本发明属于半导体光电探测技术领域，具体涉及一种基于立方氮化硼厚膜的MSM型深紫外光电探测器及制备方法。

背景技术

紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后的一种新型探测技术。目前已广泛应用于天文，军事，工业，科研等领域。

随着科技的发展和进步，硅和GaAs材料的紫外光电探测器已经不能满足人们的需求。由于第三代宽带隙半导体材料具有优异的性能，人们开始考虑将其应用于紫外光电探测。具有应用潜力的宽带隙半导体材料包括金刚石、SiC、Ⅲ族氮化物等。

立方氮化硼是宽带隙半导体材料中非常典型的一种极端电子学材料，相比其他宽禁带半导体材料有很多优势。它具有超宽的禁带(6.4eV)，且硬度和导热率仅次于金刚石，但是它在高温下的抗氧化性能和化学惰性又十分的优异，因此立方氮化硼用于工作在极端环境下深紫外波段的光电探测器件具有显著的材料性能优势。此外，MSM结构的探测器具有量子效率高，响应速度快，工艺简单等特点，成为研究的热点。

现有的最接近技术是采用高温高压合成的立方氮化硼单晶来制作深紫外光电探测器，但是高温高压合成的单晶尺寸有限，目前国际上最大的仅为3毫米，严重阻碍了未来的器件应用。而膜材料的生长受限于内应力，当厚度逐渐增加，内应力不断累积，会造成膜基分离，因此厚膜的稳定性普遍不好。此外，绝大多数立方氮化硼膜中都混杂了大量的六角氮化硼相，这种sp²相的存在会削弱立方相的性能。显然，立方氮化硼的晶体尺寸小和结晶质量不佳限制了其在深紫外光电探测方面的应用。因此，对立方氮化硼厚膜的晶体质量和厚度进行改进，通过调节生长参数，有效的控制立方氮化硼的质量，减少甚至消除缺陷，提高立方相含量，是改善深紫外探测性能的途径。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于立方氮化硼厚膜的MSM型深紫外光电探测器及制备方法，采用氮化硼缓冲层既促进了立方氮化硼厚膜中的立方相含量，又提高了立方氮化硼厚膜的稳定性，使其很好的发挥在深紫外区的光电探测性能优势，可保证在深紫外区具有高的响应度和响应速度。

为实现以上目的，本发明提供了基于立方氮化硼厚膜的MSM型深紫外光电探测器，包括：

衬底；

氮化硼缓冲层，位于所述衬底之上，并完全覆盖所述衬底；

立方氮化硼厚膜，位于所述氮化硼缓冲层之上，并完全覆盖所述氮化硼缓冲层；

一对电极，分别叠置于所述立方氮化硼厚膜之上，部分覆盖所述立方氮化硼厚膜。

优选的，所述衬底的材料可以为单晶或多晶金刚石、硅、蓝宝石和石英玻璃等。

优选的，所述氮化硼缓冲层是一种非晶氮化硼薄膜，厚度为15-25nm。

优选的，所述立方氮化硼厚膜是高纯立方相含量的氮化硼厚膜，立方相含量在50％以上，厚度为50-1000nm。

优选的，所述电极的材料可以用钛、铬、钼、金、银或铜。

优选的，所述电极形状可以有叉指状，圆柱状，三角状，长方体状。