[发明专利]一种ZnGaO紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种ZnGaO紫外探测器。本发明提供的ZnGaO紫外探测器所使用的ZnGaO薄膜的晶相是ZnGa₂O₄结构，光吸收截止边位于250nm附近，锌和镓的原子比例与传统的1：2相比，镓原子的占比更高，但是材料仍可以维持ZnGa₂O₄的晶体结构。本发明提供的ZnGaO紫外探测器与传统ZnGa₂O₄紫外探测器相比，呈现出了更高的峰值响应度，且暗电流和响应时间的参数基本没有变化，为提升ZnGaO紫外探测器的性能参数提供了有效的方法。

技术领域

本发明属于半导体光电探测器技术领域，具体涉及一种ZnGaO紫外探测器及其制备方法。

背景技术

紫外探测器被广泛的应用于天文学、燃烧工程、水净化处理、火焰探测、生物效应、天际通信以及环境污染监测等领域。由于大气中臭氧层的吸收，使得地球表面几乎没有小于280nm的紫外光，这一光谱区域称为日盲波段，由于没有太阳光的干扰，使得工作在该波段的日盲紫外探测器具有高的灵敏度，可用于导弹预警等方面。因此日盲紫外探测器受到了人们广泛的关注。

目前在军事和实际生活上应用的探测器主要以硅基紫外光电管和光电倍增管为主，但是二者体积笨重，功耗比较大，而且还需要自带滤光片，这些缺点在很大程度上限制了它们应用的推广。

目前研究较多的半导体材料主要有III-V族的合金AlGaN和II-VI族的合金ZnMgO。目前报道的GaN通过掺入铝能把能带调宽到日盲区，并制作成MSM和p-n等结构的探测器。但是AlGaN的生长温度高，而且高铝组份的合金结晶质量差。ZnGa₂O₄是ZnO和Ga₂O₃的复合氧化物，具有尖晶石结构，属于直接带隙半导体，禁带宽度在4.4-5.0eV之间，在原理上可以应用于248-280nm范围内的紫外光电器件等领域。ZnGa₂O₄与ZnMgO相比，可以避免结构分相问题；ZnGa₂O₄与Ga₂O₃相比，可以实现电学特性调控，提升导电性。又由于ZnGa₂O₄具有很好的稳定性及抗辐射能力，较高的电子饱和漂移速度等优势。因此，ZnGa₂O₄是制备日盲紫外探测器的候选材料。

但是，现有的ZnGa₂O₄薄膜材料制备的紫外探测器峰值响应度较低，影响了紫外探测性能。如何提升ZnGaO紫外探测器的性能仍然是该类器件面临的关键问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种ZnGaO紫外探测器及其制备方法，本发明提供的紫外探测器具有较高的峰值响应度，具有良好的器件性能。

本发明提供了一种ZnGaO紫外探测器，包括依次复合而成的衬底、锌镓氧材料薄膜、金属叉指电极和铟电极；

所述锌镓氧材料薄膜中锌与镓的原子比小于1:2，所述锌镓氧材料薄膜为尖晶石结构。

优选的，所述锌镓氧材料薄膜的吸收截止边位于250±10nm。

优选的，所述锌镓氧材料薄膜的制备方法包括以下步骤：

以有机锌化合物作为锌源，有机镓化合物作为镓源，以高纯氧气为氧源，利用金属有机化合物化学气相沉积法在衬底表面生长锌镓氧材料薄膜。

优选的，所述有机锌化合物为二乙基锌和/或二甲基锌；所述有机镓化合物为三甲基镓和/或三乙基镓。