[发明专利]具有ZnTe过渡层的GaN-CdZnTe复合结构组件、应用及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有ZnTe过渡层的GaN‑CdZnTe复合结构组件、应用及其制备方法，基于GaN/ZnTe基底生长CdZnTe薄膜并制备GaN/ZnTe/CdZnTe基紫外光探测器，本发明提供的GaN/ZnTe/CdZnTe基紫外光探测器制备方法包括衬底预处理、ZnTe过渡层的溅射过程、CdZnTe薄膜的生长过程、GaN/ZnTe/CdZnTe基紫外光探测器的电极制作4个主要步骤。本发明方法能在GaN/ZnTe衬底上快速生长大面积、高质量CdZnTe薄膜，GaN/ZnTe衬底可以保证GaN/ZnTe/CdZnTe基紫外光探测器在极端环境下的使用，所制得的复合结构对紫外光也有着较强的光响应。

技术领域

本发明涉及一种半导体的晶体复合材料、其制备工艺及应用，特别是涉及一种CdZnTe薄膜器件、其制备工艺及应用，应用于无机非金属材料制造、光学功能器件技术领域。

背景技术

紫外光是指波长范围为10nm-400nm的电磁辐射，得名来自于它的光谱在可见光中紫光的外侧。大自然中的紫外光主要来自太阳光，当日光透过大气层时，波长比290nm短的紫外线会被大气层吸收，人工的紫外线光源多是气体的电弧放电。随着科学技术的发展，紫外探测技术在民用和军事领域中应用越来越广泛。在民用领域，紫外探测技术可以应用于诸如火焰探测、海上油监、生物医药分析、臭氧的监测、太阳照度监测、公共安全侦察等；在军事领域中，紫外探测技术则可以应用于导弹的预警制导和紫外通讯等方面。总之，紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后的新的军民两用的光电探测技术。

一直以来，高灵敏度的紫外探测大多采用的是对紫外光敏感的真空光电倍增管及相似的真空类型器件。但是，与固体型的探测器相比，真空类型器件有着体积大和工作电压太高的缺点；硅光电器件，作为固体探测器的代表，对可见光有响应，该特点在紫外探测中就会成为缺点，此时若要求只对紫外信号进行探测就会需要昂贵的前置滤光设施。伴随着宽禁带半导体材料研究的逐步深入，越来越多的人们开始考虑制备对可见光没有响应或响应较小的半导体紫外探测器。现在，许多国家研制出了多种结构的紫外探测器，如光导型、p-n结型、肖特基结型、p-i-n型、异质结型、MSM型等。由于实际应用的需求，我们需要量子效率高、面积大、分辨率高、动态范围宽、速度快、噪声低的紫外探测器。依据工作方式不同，可以将半导体探测器大致分为无结器件光电导探测器和结型器件光伏型探测器。光电导探测器是利用半导体的光电导效应而制作的光探测器，是在半导体薄膜上淀积两个欧姆接触而形成的。与别的光探测器相比较，光电导探测器的主要优点是内部增益较高，在同样的光照射条件下，比光伏探测器有着大得多的响应，内部增益一般大于100。光电导紫外光探测器具有结构和工艺较为简单及内部增益高等等优点，其缺点是响应速度慢，器件的暗电流和漏电流大。

CdZnTe单晶材料属于II-VI族化合物半导体，是由CdTe与ZnTe按一定比例组合而成的固熔体化合物。通过改变材料中Zn的比例，材料的晶格常数可以从CdTe的晶格常数到ZnTe的晶格常数连续变化，禁带宽度也会在1.45eV到2.28eV之间连续变化。作为一种宽禁带半导体，CdZnTe适用于紫外探测，且CdZnTe材料本身电阻率高，用作紫外探测时有着较小的暗电流和漏电流。而在衬底材料的选择时，传统的Si、GaAs等材料因禁带宽度过小而无法保证紫外探测器在高温、强辐射等极端条件下的正常使用，不能满足当前对紫外光探测的需要。

ZnTe是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物，ZnTe有立方和六方两种晶型，前者从熔体中产出，后者从气相中析出。碲化锌也可以形成混合碲化物，它们都具有相同的四方晶型结构。ZnTe是一种p型宽禁带半导体，室温下禁带宽度为2.26eV，77K下禁带宽度为2.38eV。且ZnTe的晶格常数较GaN更接近CdZnTe，晶格失配度低，但至今尚未见到将ZnTe应用于光学探测器件的相关报道。

发明内容