[发明专利]基于氮化镓-氮化铝核壳结构的微米线紫外光探测器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于氮化镓‑氮化铝核壳结构的微米线紫外光探测器件及其制备方法，该器件包括镀有二氧化硅的硅片基底；硅片基底上设置有微米线层，微米线层由若干氮化镓‑氮化铝核壳结构微米线形成，微米线层上镀有银电极。本发明所提供的基于氮化镓‑氮化铝核壳结构的微米线紫外光探测器件其光开关比达到1.88×10⁵，响应度达4160A/W以及探测率达3.93×10¹²Jones。

技术领域

本发明涉及微纳氮化镓材料紫外光探测器技术领域，尤其涉及一种基于氮化镓-氮化铝核壳结构的微米线紫外光探测器件及其制备方法。

背景技术

近年来，随着材料科学研究从高维向低维延伸，由于一维材料如：微米线、微米带、微米柱等表现出具有大的表面体积比、高的晶体质量及许多不同于体材料的光学和电学特性，从而引起了人们浓厚的研究兴趣。

氮化镓材料是一种理想的短波长发光器件材料，氮化镓及其合金的带隙覆盖了从红外到紫外的光谱范围。氮化镓材料因为具有合适的禁带宽度(3.4eV)且化学性质稳定，所以是制作紫外光探测器的理想材料。

氮化镓紫外光探测器往往存在暗电流较大的缺点，这在一定程度上限制了探测器的应用。此外，由于一维结构具有较大的体表面积比，导致对表面态极其的敏感，器件的响应速度会有所降低。所以如何降低暗电流以及缓解表面态的影响成为目前需要解决的问题，而目前核壳结构的应用有望解决这两个问题。氮化铝由于其较大的禁带宽度，较好的物理化学稳定性以及和氮化镓相同的晶体结构，较小的晶格失配度成为组成核壳结构的理想材料。氮化镓/氮化铝核壳结构有望进一步的提高氮化镓基紫外光电探测器的性能。但是，目前并没有性能较佳的氮化镓/氮化铝核壳结构紫外光探测器。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于氮化镓-氮化铝核壳结构的微米线紫外光探测器件，具有较高的光开关比。

本发明的目的之二在于提供一种基于氮化镓-氮化铝核壳结构的微米线紫外光探测器件的制备方法，过程易把控，成品率高。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

基于氮化镓-氮化铝核壳结构的微米线紫外光探测器件，包括镀有二氧化硅的硅片基底；所述硅片基底上设置有微米线层，所述微米线层由若干氮化镓-氮化铝核壳结构微米线形成，所述微米线层上镀有银电极。

进一步地，所述氮化镓-氮化铝核壳结构微米线的形状为梯形，所述氮化镓-氮化铝核壳结构微米线以氮化镓为核，氮化铝为壳；所述氮化镓-氮化铝核壳结构微米线的厚度为3～3.3μm，氮化铝壳的厚度为5～30nm；所述硅片基底上的二氧化硅层的厚度为190～210nm；所述银电极的厚度为250～350nm。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种基于氮化镓-氮化铝核壳结构的微米线紫外光探测器件的制备方法，包括以下步骤：

光刻步骤：在镀有二氧化硅作掩膜的硅衬底上光刻图形；

刻蚀步骤：根据所述光刻图形进行刻蚀，使得所述硅衬底上形成生长槽；

微米线生长步骤：在所述生长槽上生长氮化镓-氮化铝核壳结构微米线；

微米线剥离步骤：剥离所述氮化镓-氮化铝核壳结构微米线；

微米线转移步骤：将所述氮化镓-氮化铝核壳结构微米线转移至镀有二氧化硅的硅片基底上，形成微米线层；

镀银电极步骤：在所述微米线层上镀银电极，即得。

进一步地，在所述光刻步骤中，所述硅衬底的电阻率大于3000Ω·cm，所述硅衬底的晶向为100；所述硅衬底的厚度为515～535μm，所述硅衬底上二氧化硅的厚度为190～210nm。