[发明专利]一种AlN纳米片探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种AlN纳米片探测器及其制备方法。该AlN纳米片探测器包括衬底、AlN薄膜、AlN纳米片和叉指电极。其中，AlN纳米片由大量AlN纳米棒水平堆叠而成，且其形貌演变具有周期性。相对于其他的一维AlN纳米结构，本发明制备出的一维AlN材料为单晶材料，晶体质量高，内部缺陷少，因此该AlN纳米片探测器的暗电流大幅减小；同时，一维AlN材料密度非常均匀、形貌高度统一，因此该AlN纳米片探测器的制备加工相对容易。

技术领域

本发明属于微电子器件领域，具体涉及一种AlN纳米片探测器及其制备方法。

背景技术

紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后开发的一种新型光电探测技术，由于良好的日盲特性，紫外探测技术具有抗干扰能力强、保密性高、全方位全天候工作以及可实现非视距通讯等优点，被广泛应用于军民方面。尤其是紫外探测在军事方面的应用，比如导弹制导、紫外安全通讯、海上搜救和着舰引导，已将其上升到关乎国家安全和国民经济发展的核心战略性技术，世界各国均竞相发展，属于欧美等国家对我国的技术封锁重点。因此，大力发展紫外探测技术是打破国外技术封锁、维护国家安全的战略制高点。

作为第三代半导体的AlN材料是近年来国内外重点研究和发展的新型半导体材料，具有很多优异的特性。比如禁带宽度高达6.2eV，是制作紫外与深紫外光电子器件的理想材料。同时，AlN的也是高表面声速的压电材料，适宜制作各类声波器件。高的电子率与击穿电压，使其成为优质的介质和绝缘材料，而高热导率低膨胀率，使其与多种衬底材料相匹配，是理想的缓冲层材料。

传统的光电器件结构主要以薄膜材料为基础，近年来，AlN基紫外光电子器件的一个重要发展趋势是引入低维纳米结构。相对于薄膜材料，低维材料在二维方向上对电子、空穴及光子具有限制作用，这有利于器件的模块构建。同时低维材料的长径比和比表面积高，有利于增强其光催化活性；与衬底接触面积小，容易释放应力，极大降低了材料的内部缺陷密度，提高了光电子器件的效率与寿命；最后一维材料容易可控弯曲，有利于制造柔性器件。因此，低维AlN基紫外探测器整合了AlN材料及低维材料的优势，具有广阔的应用前景。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种AlN纳米片探测器及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种AlN纳米片探测器，该探测器自下至上依次为衬底、Ni金属层、AlN纳米片和叉指电极；所述AlN纳米片由AlN纳米棒水平堆叠而成，且AlN纳米片的形貌演变具有周期性。

优选的，所述衬底为蓝宝石、Si、SiC、GaN、ZnO、LiGaO₂、LaSrAlTaO₆、Al或Cu。

优选的，所述AlN纳米片的形状包括片状、环状或花瓣状。

优选的，所述叉指电极的材料为Au、Ni/Au或Ni/Al/Pt/Au。

以上所述的一种AlN纳米片探测器的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过电子束蒸发工艺，在衬底上蒸镀Ni金属层；

(2)通过PECVD(等离子增强化学气象沉积法)，在步骤(1)的Ni金属层上生长AlN纳米片；

(3)通过光刻的方法，在步骤(2)的AlN纳米片上光刻出所需的叉指电极图形；

(4)通过电子束蒸发的工艺，在步骤(3)的光刻图形上蒸镀Ni/Au电极，并通过超声震荡剥离出叉指电极，得到AlN纳米片探测器。

优选的，步骤(1)所述Ni金属层的厚度为2-20nm。

优选的，步骤(2)所述AlN纳米片的厚度为300-2000nm。