[发明专利]基于镁锌氧化物薄膜的紫外光探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及紫外光探测器领域，尤其涉及一种禁带带隙可调的宽光谱紫外光探测器，属于宽禁带半导体探测器制造技术领域。

背景技术

紫外光探测器的原理：当紫外光辐射后，沿入射路径会产生大量的电子-空穴对，这些自由电荷在外电场作用下向两极漂移，产生的电信号被收集放大而得到。紫外光探测器是继红外和激光探测技术之后发展起来的又一新型探测技术。目前，在商业和军事上应用的紫外探测器主要是光电倍增管和硅基紫外光电管为主。两者存在体积笨重，功耗大以及需附带滤光片等缺点，对于实际应用有一定的局限性。为了满足日益增长的需求，科研工作者对功率小、体积小、成本低、光通道简单的紫外探测器进行了研究，发现宽禁带半导体材料Al_xGa_1-xN与Mg_xZn_1-xO这两种材料都比较适合制备紫外光探测器，尤其是日盲区探测器。但是，由于Al_xGa_1-xN的生长条件比较苛刻，高Al组分的AlxGal-xN薄膜掺杂比较困难。2002年美国S.Choopun et al.首次利用激光脉冲沉积法(PLD)生长立方相MgZnO薄膜(S.Choopun et al.，Realization of band gapabove 5.0ev in metastable cubic-phase MgxZn1-xO alloy films，Appl.Phy.Lett.，80，1529(2002))，并对其在光电器件领域应用的可行性进行了探讨。2008年，中国长春光机所的鞠振刚、张吉英等人利用MOCVD法成功制备出0.5＜x＜0.7的高Mg含量的MgxZn1-xO的薄膜(Z.G..Ju，et al，Mg_xZn_1-xO-basedphotodetectors covering the whole solar-blind spectrum range，Appl.Phy.Lett.，93，173505(2008))，证明通过改变Mg的含量，以Mg_xZn_1-xO为基的光电紫外探测器完全可以覆盖整个日盲区的范围。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且Mg_xZn_1-xO薄膜与ZnO具有接近的光学性能，对可见和近红外光的透射率约为85％。随着Mg含量的增加，吸收边在紫外光区蓝移，吸收的紫外光对应当波长范围为160nm～375nm，该范围覆盖了地球上臭氧层吸收的主要窗口200nm～280nm。

发明内容

鉴于上述现有技术所取得的成就以及存在的不足，本发明的目的旨在于提供一种基于镁锌氧化物薄膜的紫外光探测器及其制备方法，解决以往探测器在紫外光辐射后，复合耗尽速度快且不能形成良好的欧姆接触等问题，增强薄膜间的附着力，进一步提高探测器的检测灵敏度。

本发明的上述第一个目的，实现的技术方案是：

基于镁锌氧化物薄膜的紫外光探测器，所述镁锌氧化物薄膜生成于衬底材料上，且所述紫外光探测器具有生成于镁锌氧化物薄膜之上的金属薄膜叉指电极，其特征在于：所述金属薄膜叉指电极间隔地在其指电极与镁锌氧化物薄膜之间夹设有导电层。其中：

该导电层可选至少包括钼Mo、钽Ta、钛Ti、钨W、镍Ni的金属薄膜，且导电层薄膜厚度介于1nm～100nm；

该镁锌氧化物薄膜的构成为Mg_xZn_1-xO，其中0.01＜x＜0.8，且该镁锌氧化物薄膜为与衬底材料晶格匹配的厚度介于5nm～1μm的薄膜；

该金属薄膜叉指电极为厚度介于1nm～200nm的金Au或铝Al指状薄膜，与导电层形成欧姆接触；该衬底材料之一为硅Si衬底。

本发明的上述第二个目的，即基于镁锌氧化物薄膜的紫外光探测器的制备方法，其特征步骤包括：

Ⅰ、预制备表面清洁、干燥的硅片；

Ⅱ、真空条件下，在硅片表面生成镁锌氧化物薄膜；

Ⅲ、在镁锌氧化物薄膜表面通过光刻法形成指宽和间距均为5μm、指长为500μm～2000μm的叉指掩模结构；

Ⅳ、采用电子束蒸发的方法在叉指掩模结构上依次沉积导电层及金属薄膜。