[发明专利]一种新型异质结光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型异质结光电探测器及其制备方法，由碳化硅、单层石墨烯、氧化镓和电极组成，所述单层石墨烯设置于所述碳化硅与所述氧化镓之间，所述电极为两个，两个所述电极均与所述单层石墨烯接触连接。与现有技术相比，本发明采用异质结型结构，具有高响应速度，高迁移率，高光暗电流比。本发明在该区域内设置了一层高迁移率的石墨烯，使得二维电子气层与石墨烯层重合，从而达到更高的电子迁移率。以此结构制备的光电探测器会拥有高迁移率，高响应速度，以及高光暗电流比，具有推广应用的价值。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种新型异质结光电探测器及其制备方法。

背景技术

日盲紫外探测器是指主要对日盲区紫外线敏感的探测器。当太阳辐射照射到地球上时，其波长在280nm以下的紫外线部分会被臭氧层吸收而不会到达地球表面，这一波长区域称为日盲区。设计日盲光电探测器，可以在复杂的红外线，可见光背景干扰下精确探测日盲区紫外线，该技术广泛应用于国防应用，紫外天文学，紫外光通信技术等领域。

目前市场上应用比较广泛的是以硅基电感耦合器件和微通道板器件为主的日盲光电探测器，但是其中硅基电感耦合器件本身不是日盲响应的，使用时需要配备滤光片。而微通道板器件则运行在极高的偏压下，复杂性与重量大大增加。氧化镓作为第三代半导体材料，具有易制备，透光性好，日盲区响应高等特点，是非常合适的日盲紫外探测器制备材料。目前国内外已经对氧化镓基日盲光电探测器进行了大量研究。

目前国内外对于氧化镓基日盲光电探测器已经进行了大量的研究，并进行了一系列的器件制备。日盲光电探测器主要有PN结型光电探测器，MSM型光电探测器，肖特基结型光电探测器等。工作原理与本专利最接近的为MSM型光电探测器。

在《金属氧化物半导体光电探测器新结构研究》一文中，作者制备了β-Ga2O3/Sn:β-Ga2O3/β-Ga2O3三明治结构光电探测器，该探测器具有优异的光电响应特性，具有较高的光电流，响应度和探测率，相比以往器件性能有所提高。

现有技术的缺点：

在《金属氧化物半导体光电探测器新结构研究》中，中间层的Sn:β-Ga2O3虽然提升了器件的光电流和光响应度，但是掺杂Sn引起掺杂氧化镓薄膜层的晶格常数等晶体结构发生变化，导致薄膜质量变差，器件的响应时间特性变得很差。此外掺杂Sn使得其与c面蓝宝石衬底的晶格失配度更大，需要在衬底与Sn:β-Ga2O3层中间添加一层本征氧化镓层来实现位错过滤和应力释放以解决晶格失配的问题，这使制备工艺变得更为复杂。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新型异质结光电探测器及其制备方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明一种新型异质结光电探测器，由碳化硅、单层石墨烯、氧化镓和电极组成，所述单层石墨烯设置于所述碳化硅与所述氧化镓之间，所述电极为两个，两个所述电极均与所述单层石墨烯接触连接。

作为改进，其中一个电极与所述氧化镓接触连接，另一个电极与所述单层石墨烯接触连接。

作为改进，其中一个电极与所述单层石墨烯接触连接，另一个电极与所述碳化硅接触连接。

本发明一种新型异质结光电探测器制备方法，包括以下步骤：

S1：制备β-Ga2O3/外延生长石墨烯/高纯SiC三层式结构：

S1.1：清洗：选取高纯的4H-SiC晶体作为器件衬底，对衬底进行标准RCA清洗，以去除表面污染物；