[发明专利]深紫外探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电器件领域，特别是涉及一种深紫外探测器及其制备方法。

背景技术

由于大气层中的臭氧对300nm以下波段的电磁波有着强烈的吸收，这一波段的紫外辐射在近地大气中几乎不存在，因而产生所谓的“日盲区”。在这样的环境背景下，工作在该波段的深紫外探测器对来自目标的紫外辐射进行探测或者成像，由于不受太阳辐射的干扰，其灵敏度和准确度都会大大提高，因此在紫外天文学、火灾预警与引擎监控、水下紫外通信、生化反应监测、外空间紫外秘密通信、导弹逼近预警系统、电力安全等方面有着重大的应用价值，近些年来已成为探测技术中的研究焦点。

基于各种新型半导体材料，尤其是宽禁带半导体材料的深紫外乃至日盲紫外探测器，具有无需庞大的滤光系统及冷却系统这一独特优点，因此在室温下也能正常工作。该类器件的暗电流低且对可见波段无响应，并且由于宽禁带材料的热导率通常都比Si要高，使得它们可应用于高温大功率器件；此外，宽带隙材料的化学键比较稳定，抗辐射性能比较好，能够应用于严苛的环境中；更为重要的是，相比于Si材料，宽带隙材料通常都不需要添加钝化层，非常有利于改善短波段的响应度及稳定性。但是，利用宽带隙材料进行深紫外探测通常缺乏大面积的高质量同质外延衬底，材料中存在高密度的位错和晶界，导致漏电流及持续光电导效应出现，影响信噪比及响应速度，降低器件性能。

中国科学院物理所杜小龙小组利用独创的表面界面工艺技术，自主研发了多种衬底上宽禁带氧化物半导体紫外探测材料Mg_xZn_1-xO单晶薄膜的制备方法（ZL200810224529.6，ZL201010219623.X，ZL201010147510.3），基本解决了异质外延薄膜结晶质量的问题；另外，杜小龙小组还成功地在Si衬底上制备了高质量的Mg_xZn_1-xO单晶薄膜（ZL200610064977.5，201110119774.2，Appl.Phys.Lett.90,151912，Appl.Phys.Lett.98,221902），并研制出了硅基异质结型紫外探测器（ZL200810227958.9，201110156368.3，Appl.Phys.Lett.98,221902，Appl.Phys.Lett.98,263501，Appl.Phys.Lett.102,153510）。但是从实验结果来看，Mg_xZn_1-xO深紫外探测器的光响应度很低，器件的性能还有待于进一步提高和改善。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有较好光响应度的深紫外探测器，本发明的另一个目的在于提供该深紫外探测器制备方法。

为了实现本发明的一个目的，本发明提供了一种深紫外探测器，包括金属电极和材料为Mg_xZn_1-xO的薄膜层，所述金属电极通过一过渡层与所述薄膜层连接，所述过渡层的材料选择成能够降低所述薄膜层与所述金属电极之间的肖特基势垒。

在一种实施方式中，所述过渡层可以由被掺杂的Mg_yZn_1-yO材料形成。在一种实施方式中，所述过渡层中的掺杂元素可以为元素周期表中第VII主族或第III主族中的一种元素。优选地，所述掺杂元素的浓度可以为10¹⁵～10²¹cm^-3。在一种实施方式中，所述掺杂元素可以为氟。

在一种实施方式中，所述过渡层的所述Mg_yZn_1-yO中的y与所述薄膜层的所述Mg_xZn_1-xO中的x基本相同。

在一种实施方式中，对于所述薄膜层，所述Mg_xZn_1-xO中的x≥0.35。

在一种实施方式中，所述过渡层的形状和尺寸可以与所述金属电极基本相同。

在一种实施方式中，所述过渡层可以由所述薄膜层的一部分被掺杂的表面形成。

在一种实施方式中，所述过渡层可以是在所述薄膜层的表面生长形成的。

为了实现本发明的另一个目的，本发明还提供了一种深紫外探测器的制备方法，包括：

生长Mg_xZn_1-xO薄膜；