[发明专利]非晶Ga2

说明书

本发明公开了一种非晶Ga₂O₃光电探测器及其制备方法和性能提升方法，所述非晶Ga₂O₃光电探测器包括：衬底、沉积于所述衬底表面的掺氢非晶Ga₂O₃薄膜有源层和设置于所述掺氢非晶Ga₂O₃薄膜有源层上的电极；其中，所述掺氢非晶Ga₂O₃薄膜有源层为在20℃～400℃含氢气氛下，采用真空沉积法制备的非晶薄膜；所述真空沉积法包括磁控溅射、脉冲激光沉积、电子束沉积、化学气相沉积中的任一方法。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种非晶Ga₂O₃光电探测器及其制备方法和性能提升方法。

背景技术

由于日盲(200～280nm)波段在大气层中的背景辐射接近零，使得工作于此波段的日盲紫外探测器具有背景噪声低、灵敏度高等优势，因此在空间通信、火焰监测、生物医药、导弹制导及臭氧监测等领域均具有非常广泛的应用前景；同样地，X射线探测器也在医学检测、军事武器、空间通讯、卫星导航等领域占据重要地位。Ga₂O₃材料由于具有4.5～5.0电子伏的宽带隙与较低的噪声电流、较强的耐辐照等特性而在日盲深紫外探测领域和X射线探测领域均受到越来越广泛的关注。

目前关于Ga₂O₃光电探测器的报道中，大多采用高质量的单晶相Ga₂O₃作为有源层。而单晶相Ga₂O₃制备时需要单晶衬底、高温生长、高温退火等复杂工艺：如利用分子束外延、脉冲激光沉积和金属有机物化学气相沉积等高真空设备等，在高温条件下生长，掺杂薄膜还需高温退火激活施主、受主等，因此薄膜的制备成本较高，体积和质量均较大，不利于实现大面积的产业化应用，更不可能与柔性设备进行集成。与单晶相不同的是，非晶相Ga₂O₃薄膜具有制备工艺简单、成本低廉、低温生长、可实现柔性等优势，因而具有很大的市场应用潜力。

但是，目前室温生长的非晶Ga₂O₃薄膜中的缺陷密度较高，导致暗电流较大且性能不稳定，因此在实际应用中会出现高能耗、低光暗比、稳定性差等问题。为了实现对非晶Ga₂O₃薄膜中缺陷密度的有机调控，业内曾经发明了一种微氧流量调控的方法，有效抑制了薄膜中的氧空位点缺陷浓度，降低了暗电流，使日盲紫外和X射线辐照的光暗比分别提高到10⁷和10⁴量级。

但是我们发现，氧流量的精确调控虽然使得暗电流大大降低、响应速度大大提高，但同时也导致器件的响应度大幅降低，严重影响了器件的实际应用效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种非晶Ga₂O₃光电探测器及其制备方法和性能提升方法。

有鉴于此，在第一方面，本发明实施例提供了一种非晶Ga₂O₃光电探测器，包括：

衬底、沉积于所述衬底表面的掺氢非晶Ga₂O₃薄膜有源层和设置于所述掺氢非晶Ga₂O₃薄膜有源层上的电极；

其中，所述掺氢非晶Ga₂O₃薄膜有源层为在20℃～400℃含氢气氛下，采用真空沉积法制备的非晶薄膜；所述真空沉积法包括磁控溅射、脉冲激光沉积、电子束沉积、化学气相沉积中的任一方法。