[发明专利]基于Ⅲ-Ⅴ族半导体高电子迁移率晶体管的日盲紫外探测器及制作方法

说明书

本发明公开了一种基于Ⅲ‑Ⅴ族半导体高电子迁移率晶体管的日盲紫外探测器及制作方法，探测器包括漏极、源极、第一半导体层、第二半导体层、位于第一和第二半导体界面处的二维电子气、衬底及缓冲层、TiO₂悬浮栅极以及Ti金属层，其中，第一半导体层的下表面设置第二半导体层；第二半导体层的下方设置衬底及缓冲层；TiO₂悬浮栅极位于第一半导体层的上表面，且处于所述源极和漏极之间；源极和漏极位于第一半导体层的上表面的两侧；源极和漏极与第一半导体形成欧姆接触；第一半导体层和第二半导体层之间形成异质结沟道，并由于极化作用产生高密度的二维电子气。本发明的紫外探测器具有高灵敏度的紫外探测性能，响应快、制作方法简单、稳定性好。

技术领域

本发明属于半导体器件领域，涉及一种基于Ⅲ-Ⅴ族半导体高电子迁移率晶体管的日盲紫外探测器及制作方法。

背景技术

紫外探测技术的关键是研制高灵敏度、低噪声的紫外传感器。传统的紫外光传感器用单晶硅等感光材料和滤波片组成，但是由于Si和SiC对太阳光有响应，不是真正意义上的日盲材料，需要加装昂贵的滤波片，且灵敏度不够高，因此具有很大的局限性。

宽禁带Ⅲ-Ⅴ族半导体材料仅能对紫外光响应而产生光生载流子，因此适合于制作日光盲紫外探测器。光伏紫外探测器和光电导紫外探测器。光伏紫外探测器的工作原理是：利用p-n结、p-i-n结、Schottky结等内建电场分离光生电子-空穴对，在探测器两端产生一定的光生伏特效应。这种探测器结构简单，不需要外加偏压，操作方便，暗电流低，但由于没有光电流增益，所以其响应灵敏度往往比较低。光电导型紫外探测器其基本工作原理是：当半导体价带中的电子吸收足够大能量的光子后跃迁到导带，从而使半导体的电导率增加，即所谓的光电导效应。这种光电导紫外探测器结构简单，光电流内部增益极高，在同样的紫外光照射下具有很大的响应电流，相比传统的来说在各个方面都有了很大的提升，但仍存在一些不足的地方：(1)响应速度太慢，即存在光电导持续时间，增加了光响应时间，使紫外光探测器的性能变差；(2)暗电流大，光响应与入射光之间存在非线性变化关系，会出现假信号现象，可能会引起测量出现差错。(3)光生载流子的寿命短。在光生载流子朝向不同的电极扩散过程中，会有复合现象，从而减小光生载流子的寿命。这会降低探测器的性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种适应不同型号、及时检测、并自动控制的基于Ⅲ-Ⅴ族半导体高电子迁移率晶体管的日盲紫外探测器及制作方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于Ⅲ-Ⅴ族半导体高电子迁移率晶体管的日盲紫外探测器，包括漏极、源极、第一半导体层、第二半导体层、位于第一和第二半导体界面处的异质结沟道、衬底及缓冲层、TiO₂悬浮栅极以及Ti金属层，其中，

所述第一半导体层的下表面设置第二半导体层；所述第二半导体层的下方设置衬底及缓冲层；所述TiO₂悬浮栅极位于第一半导体层的上表面，且处于所述源极和漏极之间；所述源极和漏极位于第一半导体层的上表面的两侧；所述第一半导体层和第二半导体层之间形成异质结沟道，并由于极化作用产生高密度的二维电子气；所述源极和漏极与第一半导体形成欧姆接触。

优选地，所述第一半导体层的材料为AlGaN。

优选地，所述第二半导体层的材料为GaN。

优选地，所述TiO₂悬浮栅极的材料为金红石或者锐钛矿晶相TiO₂，并制成纳米管阵列。

基于上述目的，本发明还提供了一种采用上述基于Ⅲ-Ⅴ族半导体高电子迁移率晶体管的日盲紫外探测器的制作方法，包括以下步骤：

S10，在衬底及缓冲层上形成包括第二半导体层和第一半导体层组成异质结构；

S20，在第一半导体层上，形成源电极和漏电极；