[发明专利]一种深紫外探测器件及其制备方法

说明书

本发明属于半导体光电器件技术领域，具体涉及一种深紫外探测器件及其制备方法，所述深紫外探测器件在蓝宝石上设置GaN缓冲层，然后设置厚度为4～6um的GaN/石墨烯量子点掺杂氧化镓/n型AlGaN超晶格吸收层，结晶质量极高，非常适合做各种极端环境下的深紫外探测器。

技术领域

本发明属于半导体光电器件技术领域，具体涉及一种深紫外探测器件及其制备方法。

背景技术

太阳是自然界最强的紫外光源，其280nm波长以下的深紫波段几乎被臭氧层完全吸收，这一波段的紫外线几乎无法到达地面，因此把波长在200nm-280nm的紫外光称为日盲区。相应地，人们将只对200nm-280nm波段深紫外光产生响应信号的探测器称为日盲(或太阳盲)探测器。在低空和地面探测到的该波段紫外光信号一般是来自人工发射源，如弹药爆炸、火灾、环境污染等。因此，日盲深紫外探测器在光电对抗、导弹预警、防爆抑爆、水质监测、臭氧监测等军事和民用众多领域有重要的应用意义。

目前市场常见的紫外探测器有硅基紫外光电管和光电倍增管。硅基探测器因其制作材料的Si的禁带宽度为1.12ev,使得其探测器主要应用在可见光波段，通常需要在硅探测器前端加上结构复杂、价格昂贵的滤光系统来除去干扰。光电倍增管虽然有增益大、灵敏度高、响应快、稳定性好等优点，但是其体积大、能耗大、抗辐射能力差、工作电压高、易破损坏等缺点，在一定程度上限制了其应用。基于上述传统紫外探测器的缺点，抗辐射能力强的宽禁带半导体材料得到了广泛关注，但非故意掺杂的宽禁带半导体材料尚无法满足深紫外探测的需求，因此，研究开发合适紫外探测材料具有重要的应用前景。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种深紫外探测器件，结晶质量极高，非常适合做各种极端环境下的深紫外探测器。

本发明的另一个目的是提供上述深紫外探测器件的制备方法。

为实现本发明的目的，本发明提供一下技术方案：

一种深紫外探测器件，自下而上依次包括：透明导电衬底，GaN缓冲层，GaN/石墨烯量子点掺杂氧化镓/n型AlGaN超晶格吸收层，导电电极；所述GaN/石墨烯量子点掺杂氧化镓/n型AlGaN超晶格吸收层包括多个周期性交替生长的n型GaN层、石墨烯量子点掺杂氧化镓层和n型AlGaN层，所述GaN/石墨烯量子点掺杂氧化镓/n型AlGaN超晶格吸收层中各单层的厚度为10～100nm。

根据本发明的深紫外探测器件，所述的透明导电衬底为蓝宝石。

根据本发明的深紫外探测器件，所述的GaN缓冲层厚度为200～800nm。

根据本发明的深紫外探测器件，所述的n型GaN层、n型AlGaN层中Si的掺杂浓度为8E18～2E19atom/cm³。

根据本发明的深紫外探测器件，所述的n型AlGaN层中Al的掺杂浓度为1E17～1E19atom/cm³。

根据本发明的深紫外探测器件，所述的石墨烯量子点掺杂氧化镓层中石墨烯量子点的掺杂质量分数为0.02％。

根据本发明的深紫外探测器件，所述的GaN/石墨烯量子点掺杂氧化镓/n型AlGaN超晶格吸收层的厚度为2～4um。

第二方面，本发明所述的深紫外探测器件的制备方法，包括如下步骤：

步骤1透明导电衬底的清洗：将透明导电衬底依次置于丙酮、异丙醇、乙醇和去离子水中超声清洗20min，然后置于空气流下吹干；

步骤2布置GaN缓冲层：将步骤1清洗干净的透明导电衬底放入一卧式低压金属有机物化学气相沉淀反应室中，衬底预先在1050°氢气下去气半小时后，降温至570°生长氮化镓缓冲层；