[发明专利]一种MgZnO紫外光电探测器的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电技术领域，涉及一种MgZnO紫外光电探测器的制备方法。

背景技术

近年来，随着天文、高能物理、空间技术等领域的研究探索深入，以及微电子技术和信息技术的迅速发展，激起了人们对紫外光探测的研究兴趣，尤其在紫外告警、紫外制导方面已有广泛应用。目前，MgZnO晶体薄膜作为新兴的光电材料，引起人们的浓厚兴趣。MgZnO三元合金是由ZnO和MgO按一定的组分固溶而成，当MgO组分较低时为六方结构，反之则为立方结构，改变Mg含量可以实现带隙连续可调(3.3～7.8eV)。如此大的带隙宽度可以使MgZnO紫外光电探测器有许多方面的应用，如：太阳紫外线辐射监控，火焰探测，导弹预警系统等。但由于MgZnO的p型稳定性等问题，使之很难做成p-i-n结构的紫外光电探测器。

近年来人们在ZnO紫外探测器方面进行了大量的研究工作，但作为MgZnO紫外探测器方面研究的较少，其原因通常在于不能较为容易的调节MgZnO的带隙和MgZnO的p型稳定性等问题，这些均限制了其在深紫外探测领域的应用，并且由于ZnO(六方)和MgO(立方)存在结构上的巨大差异，在合成的过程中很容易分相，尤其是在太阳盲区(220-280nm)很难获得高质量的三元合金，因而限制了太阳盲区MgZnO紫外探测器的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种通过交流磁控溅射制备带隙可调的高质量MgZnO合金薄膜，并在此基础上通过真空热蒸发和湿法刻蚀的方法制备MSM结构电极的MgZnO紫外光电探测器的制备方法。

本发明的MgZnO紫外光电探测器的制备方法包括下列步骤：

a.使用交流磁控溅射台，在衬底温度为300～600℃条件下，对Mg摩尔浓度为5％～40％的MgZnO合金靶进行溅射，制备出MgZnO合金薄膜；

b.通过真空热蒸发的方法，在已制备的MgZnO合金薄膜上蒸镀Au膜。

c.制备金属-半导体-金属(MSM)结构的电极。

上述方法步骤c中制备金属-半导体-金属(MSM)结构的电极可以利用传统湿法刻蚀工艺制备。

本发明具有以下特点：1.通过交流磁控溅射的方法可以较为容易的制备不同带隙宽度(3.37～4.13eV)的MgZnO合金薄膜，并没有出现分相，适用于深紫外波段探测领域，具有较好的重复性；2.在已制备的不同带隙宽度的MgZnO合金薄膜的基础上，制备不同波段的MSM结构电极的MgZnO紫外光电探测器，采用本发明制备的MgZnO紫外光电探测器还具备高的紫外可见比和较低的暗电流等优点。特别是当Mg的摩尔浓度达到40％时，采用交流磁控溅射的方法制备的MgZnO合金薄膜，没有出现分相，MgZnO紫外光电探测器光响应截止边达到300nm，响应峰值在276nm，这对于导弹预警具有极高的应用价值。采用本发明制备的MgZnO紫外光电探测器适用于太阳紫外线辐射监控、火焰探测、导弹预警等。

本发明的MgZnO紫外光电探测器的制备方法中制备MgZnO合金薄膜可以在工作真空度为1～3Pa，溅射功率为110～130W，偏压为100～130V下，溅射时间为1～1.5小时的条件下进行；电极结构为MSM叉指梳状结构。

具体实施方式

实施例1：

采用Mg组分为5％的Mg_0.055Zn_0.95O合金靶，衬底温度为300℃进行交流磁控溅射，制备Mg_0.05Zn_0.95O合金薄膜，之后利用热蒸发镀膜和传统湿法刻蚀工艺，制备MSM结构电极的Mg_0.05Zn_0.95O紫外光电探测器件。

采用国产交流磁控溅射台，在衬底温度为300℃，工作真空度为1Pa，溅射功率为110W，偏压为100V下，采用交流磁控溅射法，对Mg_0.05Zn_0.95O合金靶进行溅射制备合金薄膜，溅射时间为1小时。通过真空热蒸发的方法，在合金薄膜上蒸镀100nm的金膜。之后采用传统湿法刻蚀的方法制备MSM结构电极的Mg_0.05Zn_0.95O紫外光电探测器。