[发明专利]一种GaN/Si微米线阵列光探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GaN/Si微米线阵列光探测器，包括由下至上依次排列的金属电极，Si层，GaN微米线阵列层和ITO导电层。所述Si层为p型导电Si层。另外本发明还公开了所述GaN/Si微米线阵列光探测器的制备方法，包括Si层的处理、GaN微米线阵列层的制备、ITO导电层的制备和金属电极的制备步骤。本发明所述GaN/Si微米线阵列光探测器宽光谱响应，所制备的GaN/Si微米线阵列光探测器对从紫外到近红外的光具有良好的响应特性、响应速度快、灵敏度高、工作稳定性好，且能进行自供电工作。另外，所述的制备方法过程简单，成本低，适合工业量产。

技术领域

本发明属于半导体领域，特别涉及一种GaN/Si微米线阵列光探测器及其制备方法。

背景技术

第三代半导体材料GaN具有禁带宽、高饱和电子迁移速率、高击穿电场和高热导率等优良性能。已在二极管、场效应晶体管和光电探测器领域有广泛的应用。

现有技术中，GaN和Si已应用在光探测器领域。但是，制备得到的光探测器的效率低，探测波段窄。GaN适用于近紫外光探测，Si则对近红外光吸收效率最高。如果能将GaN与Si结合形成异质结，则有望实现高效的宽光谱光探测器。然而，巨大的晶格失配和热失配，使得Si基GaN薄膜异质结仍然难以制备。现有技术中有应用Si和GaN制备得到单根孪晶结构GaN纳米线的紫外光电探测器，但探测波段依然窄，灵敏度低，响应速率慢，特别是生产过程复杂，难以实际应用。

因此，提供一种宽光谱响应、响应速度快、灵敏度高、工作稳定性好且制备过程简单的光探测器十分有必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种GaN/Si微米线阵列光探测器及其制备方法。本发明所述GaN/Si微米线阵列光探测器宽光谱响应、响应速度快、灵敏度高、工作稳定性好，且能进行自供电工作(即所述光探测器不需要外界提供电能即可工作)。另外，所述的制备方法过程简单，成本低，适合工业量产。

一种GaN/Si微米线阵列光探测器，包括由下至上依次排列的金属电极，Si层，GaN微米线阵列层和ITO导电层。

优选的，所述GaN微米线阵列层与ITO(铟锡氧化物)导电层之间有Ag纳米线层。

优选的，所述GaN微米线阵列层与Si层之间还有AlN层。

优选的，所述金属电极为铜电极。

所述Si层为p型导电Si层；优选的，所述Si层的电阻率为3-10Ω·cm，Si层的厚度为300-430μm。

所述GaN微米线阵列层为n型GaN微米线阵列层。

所述Si衬底层和GaN微米线阵列层之间形成GaN/Si异质p-n结。

所述GaN微米线阵列层的厚度为0.5-5μm；所述Ag纳米线层的厚度为30-50nm；所述AlN层的厚度为5-30nm；所述ITO层的厚度为100-300nm。

一种GaN/Si微米线阵列光探测器的制备方法，包括以下步骤：

(1)Si层的处理：在Si衬底上沉积SiO₂，然后制备SiO₂条纹，再进行曝光、显影、湿法腐蚀，得到截面为倒梯形的Si层；

(2)GaN微米线阵列层的制备：将步骤(1)制备得到的Si层置于MOCVD(金属有机气相沉积)的反应腔(所述MOCVD的反应腔为本领域常规设备，例如英国Thomas Swan公司的MOCVD 2*3片机)中，在350-400mbar，1000-1050℃条件下，通入三甲基镓、氨气，制得GaN微米线阵列层；

(3)ITO导电层的制备：在GaN微米线阵列层上沉积ITO导电层；