[发明专利]透明Ga2

说明书

本发明公开了一种透明Ga₂O₃的p‑i‑n异质结构日盲型紫外光探测器及其制备方法，制备了Ga₂O₃薄膜，对日盲紫外光探测器的结构进行了设计，本发明探测器的结构采用衬底、p型NiO薄膜、i层Ga₂O₃薄膜、n型硼、镓共掺的氧化锌(BGZO)薄膜和Au电极五部分进行层叠组装而成。本发明相对于商业上使用的光电倍增管结构简单，性能优异，并且安全无毒，适用于大规模日盲紫外光探测器中。同时，p‑i‑n型结构的设计扩展了耗尽区的宽度，增大了光电转换的有效工作区域，提高了器件的响应速度。

技术领域

本发明涉及一种p-i-n型紫外光探测器及其制备方法，特别是涉及一种Ga₂O₃薄膜日盲型紫外光探测器及其制备方法，应用于无机非金属材料电子器件制造工艺领域。

背景技术

紫外(UV)光电探测器在民用和军用方面有众多应用，比如生物/化学分析、火焰传感、隐蔽空对空通信、导弹跟踪和环境检测等。由于大气中的臭氧和水蒸气颗粒物对深紫外光具有极强的吸收，因此波长短于280nm的太阳辐射在地球表面几乎不存在，所以称这段光为日盲区。由于日盲区的自然背景低，在此光谱范围中工作的光电探测器具有高信噪比和低误报率等优点。然而，商业上所使用的日盲探测器通常是体积庞大并且易碎的光电倍增管，并且需要大的偏置电压，从而限制了它们的使用。宽禁带(WBG)半导体有许多优点，如高辐射强度和固有日盲吸收特性，这些为开发高性能宽禁带日盲光电探测器提供可能，宽禁带日盲光电探测器被认为是光电倍增管的潜在替代品。近年来，已经有各种各样的宽禁带半导体被用于研究设计日盲光电探测器，包括Al_xGa_1-xN，Zn_xMg_1-xO，氧化镓(Ga₂O₃)和金刚石等。其中，Ga₂O₃本征吸收边大约为253nm，具有本征日盲光吸收特性，由于其合适的带隙宽度(4.9eV)在日盲探测器领域受到了广泛研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种透明Ga₂O₃的p-i-n异质结构日盲型紫外光探测器及其制备方法。这一制备方法操作简单，制备的探测器具有高的量子效率和响应度，是解决上述问题的有效方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种透明Ga₂O₃的p-i-n异质结构日盲型紫外光探测器，其特征在于：依次由衬底、p型NiO薄膜、i层Ga₂O₃薄膜、n型的硼、镓共掺的氧化锌(BGZO)薄膜和Au电极进行层叠组装而成，构成透明薄膜探测器结构，衬底采用石英玻璃。

作为本发明优选的技术方案，Ga₂O₃的禁带宽度为4.9eV，所对应的探测波段处于200-280nm日盲区的中间部位；探测器采用p-i-n型结构增大耗尽区的宽度，提高器件的响应度。

优选上述p型NiO薄膜厚度为100-300nm。

优选上述i层Ga₂O₃薄膜厚度为200-400nm。

优选上述硼、镓共掺的氧化锌薄膜厚度为50-200nm。

优选上述Au电极厚度为50-100nm。

一种本发明透明Ga₂O₃的p-i-n异质结构日盲型紫外光探测器的制备方法，步骤如下：

a.NiO薄膜的制备：