[发明专利]基于柔性的氧化镓/氮化镓结构的光电探测器及制备方法

说明书

本发明属于光电探测器的技术领域，具体涉及一种基于柔性的氧化镓/氮化镓结构的光电探测器及制备方法。所述光电探测器的结构为依次排布的电极、柔性衬底、p‑GaN层、GaN层、n型β‑Ga₂O₃层以及电极；所述n型β‑Ga₂O₃层为利用Si掺杂得到，其一表面为微纳倒梯形结构，所述为微纳倒梯形结构为经过光刻和湿法刻蚀等形成多个倒梯形结构紧密排布形成，所采用的柔性导电衬底，可应用于便携式可穿戴紫外线检测等领域，当器件向上弯曲可使氮化镓产生压电电荷，更容易使空穴‑电子对分离且加快载流子迁移率，所采用的背照式倒梯形结构可大幅度地提高探测器的光吸收效率，使得光电探测器具有更高的灵敏度和更快的响应速度。

技术领域

本发明属于光电探测器的技术领域，具体涉及一种基于柔性的氧化镓/氮化镓结构的光电探测器及制备方法。

背景技术

所谓日盲区域是指当阳光照射到地球时会被大气层吸收一部分光，200nm至280nm之间的太阳辐射无法到达地球表面。与红外检测相比，日盲紫外检测由于几乎没有受到太阳辐射的干扰，使其具有较低的误报率和全天候工作环境的优越优势。实际上，日盲型光电探测器在军事和民用监视应用中的应用数量不断增加，并且在不断增长，例如导弹跟踪，安全通信，火灾检测，臭氧孔监视，化学/生物分析和电晕检测等。但是，传统的太阳盲光电探测器，例如光电倍增管，通常体积庞大且易碎，这限制了它们的实际应用。

目前报道的日盲紫外光电探测器的结构的结构主要有金属-半导体-金属型、PN结型、PIN型、雪崩型CAPD)型等。金属-半导体-金属型器件具有工艺简单，方便集成，但是没有内部增益，对微弱光信号的探测能力差、难以获得高的响应度。对于PN结型，一般来讲其耗尽区不是很宽，光的吸收率不高，当光照到半导体中非耗尽区时，会在各自的半导体中产生光生载流子，但是这些光生载流子会通过扩散运动到耗尽区，然后才会在内建电场下向P型N型半导体漂移，形成光生电流，这在无形中使得探测器件的速度减慢。

PIN结构紫外探测器分为正照射和背照射两种结构。正照射结构虽然制作工艺简单，但是由于p型层和电极接触处对入射光有吸收，造成入射光损失，降低了量子效率，并且不利于与光电集成和制作焦平面阵列器件。

近来，基于宽带隙半导体(例如GaN，ZnMgO，金刚石和β-Ga₂O₃)的日盲光电探测器引起了广泛的具有约4.9eV直接带隙的β-Ga₂O₃被认为是制造太阳盲光电探测器的理想候选材料之一。

发明内容

针对上述问题，为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于柔性的氧化镓/氮化镓结构的光电探测器及制备方法，提供一种灵敏度高、响应速度快、暗电流低的日盲紫外光电探测器。

本发明的技术内容如下：

本发明提供了一种基于柔性的氧化镓/氮化镓结构的光电探测器，所述光电探测器为包括柔性衬底、p-GaN层、GaN层、n型β-Ga₂O₃层以及电极层组成的结构；

所述光电探测器的结构为依次排布的电极、柔性衬底、p-GaN层、GaN层、n型β-Ga₂O₃层以及电极；

所述柔性衬底包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺衬底、聚丙烯己二酯衬底等透明导电的柔性衬底的一种，所述柔性衬底的厚度为70-80μm，透明导电的柔性衬底具有良好的光学透明性和低电阻率，使其作为柔性透明导电衬底可提高光电探测器件的柔性和光吸收率，获得更高的灵敏度；

所述p-GaN层的结构包括依次排布的蓝宝石衬底、GaN缓冲层、重掺杂n-GaN层和Mg掺杂p型GaN层，所述GaN缓冲层、重掺杂n-GaN层和Mg掺杂p型GaN层的厚度分别为25-30nm、2-3μm、和150-200nm；