[发明专利]基于BeZnO的MSM结构的紫外光探测器及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料组装技术领域，特别涉及一种基于BeZnO的MSM结构的紫外光探测器及制备方法。

背景技术

因为太阳辐射在穿越地球大气层时，波长在200nm到280nm的太阳光几乎完全被大气层吸收，就造成了到达地面的太阳光谱的日盲区。相比红外探测和红外对抗技术，特别是工作在日盲区的紫外探测器，其不存在地面红外源的影响，从而不会有红外探测器存在的虚警率高的问题。因此，日盲紫外探测器的背景干扰非常小，军事机密局域通信和报警方面的质量大大的提高。

目前，紫外光探测无论在军事或者民用上都有重要的应用，紫外光通信、导弹的预警和制导等军事用途也越来越受到重视；而在燃烧工程和紫外水净化处理、海洋石油溢油监测等民用领域紫外光探测也有着广泛的应用。目前市面上的紫外光探测设备包括真空紫外光电倍增管、Si基紫外探测器、AlGaN基紫外探测器等。以上紫外光探测设备有如下不足和缺点：

（1）真空紫外光电倍增管体积很大，其需要在高压下工作，且工作过程中需要用低温装置来对其进行冷却。

（2）Si基紫外探测器对可见光部分有很强的吸收功能，故其必须要用昂贵和复杂的滤光系统来减少或消除可见光及红外光的影响；此外，Si对紫外光吸收特别强，从而导致了紫外光入射深度较浅，进一步影响了该探测器的量子效率的提高；再者，Si材料的抗辐射能力较弱，这也大大限制了Si基紫外探测器在太空中的应用。

（4）GaN是目前用得较多的半导体光电材料，随着Al的掺入，虽然其禁带宽度可从3.4eV到6.2eV；但，目前报导的AlGaN基紫外探测器的截止波长只能到260nm至270nm；而高Al组分的AlGaN合金材料的生长温度较高,结晶质量较差。

（5）近几年研究较热门的MgZnO体系紫外材料随着能带的调宽,也就是随着MgZnO合金中镁组分的提高到55%时会发生相分离。

综上所述，目前紫外光探测的不足之处在于受上述合金材料的局限导致不能吸收日盲区240nm~250nm及其以下的波长且探测精确度不高等。

发明内容

本发明专利所要解决的技术问题是提供一种能实现日盲区短波长探测的基于BeZnO的MSM结构的紫外光探测器及制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于BeZnO的MSM结构的紫外光探测器，包括衬底及生长于衬底上的外延层，所述外延层包括应力缓冲层与设在应力缓冲层上的BeZnO掺杂层，所述BeZnO掺杂层上镀有叉指结构或者间隙结构的电极。

优选地，所述衬底材料为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓。

优选地，所述应力缓冲层为氧化铍、铍、氧化镁、镁、氧化锌中的一种或多种材料组成，其厚度为10nm～1000nm。

优选地，所述BeZnO掺杂层中还掺有镁、钙、镉、锂、硼、铝、硅、镓一种或多种材料，其厚度为100nm～3000nm。

优选地，所述叉指结构或者间隙结构的电极层作为肖特基接触或者欧姆接触镀在BeZnO掺杂层上。

优选地，所述叉指结构的叉指的长为1000μm～2000μm，宽为1μm～25μm；所述叉指的间距为1μm～25μm。

优选地，所述间隙结构的间隙长为5～1000μm,高为1000～5000μm。

一种基于BeZnO的MSM结构的紫外光探测器的制备方法，包括如下步骤：1）清洗衬底：所述衬底在生长之前经过丙酮、异丙醇、氢氟酸等化学试剂清洗，然后于温度为300～1200℃通氮气或者不通氮气的环境下，退火5～30分钟，使衬底表面晶体排列更整齐；

2）沉积应力缓冲层：所述应力缓冲层通过分子束外延、金属有机化学气相沉积、激光脉冲沉积或磁控溅射沉积在衬底上，所述应力缓冲层生长腔内的真空度为10^-3～10^-11Torr，所述衬底的生长温度为400～700℃，所述应力缓冲层的沉积厚度为10nm～1000nm；

3）沉积BeZnO掺杂：所述BeZnO掺杂层通过分子束外延、金属有机化学气相沉积、激光脉冲沉积或磁控溅射沉积在应力缓冲层上，铍的掺杂含量为20%～70%，所述BeZnO掺杂层生长腔内的真空度为10^-3～10^-11Torr，所述衬底的生长温度为400～700℃，所述BeZnO掺杂层的厚度为100nm～3000nm；

4）镀电极层：在BeZnO掺杂层上镀上沉积厚度为10～500nm的叉指结构或者间隙结构的电极层。