[发明专利]ZnMgGaO紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明提供一种ZnMgGaO紫外探测器及其制备方法，其中的方法包括：S1、以有机锌化合物作为锌源，以有机镁化合物作为镁源，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的表面生长ZnMgGaO薄膜；S2、在ZnMgGaO薄膜上使用负胶光刻形成叉指电极掩膜，溅射金属后将叉指电极掩膜去除，形成叉指电极；S3、在叉指电极上按压In粒，得到MSM结构的ZnMgGaO紫外探测器。与现有技术相比，本发明使用金属有机化合物化学气相沉积法制备ZnMgGaO薄膜，通过增加氧气流量、增加氧分压、减少氧缺陷的方式，使得制备的ZnMgGaO薄膜具有结晶质量高、不出现分相、吸收截止边陡峭等特点，进而使包含ZnMgGaO薄膜的紫外探测器具有较低的暗电流和较快的光响应速度。

技术领域

本发明涉及半导体紫外探测技术领域，特别涉及一种ZnMgGaO紫外探测器及其制备方法。

背景技术

紫外探测技术在导弹尾焰探测、火焰传感、空气和水净化以及空对空通信等军事和民用领域有广阔的应用前景。波长小于280nm的紫外辐射由于受到地球上空臭氧层的阻挡，几乎无法传播到地球表面，被称为日盲紫外。工作在日盲波段的日盲紫外探测器不受太阳辐射的干扰，具有更高的灵敏度，可应用于导弹预警等方面。近年来，宽禁带半导体紫外探测器因其体积小、重量轻、工作时无需滤光片、无需制冷等优点被认为是可以取代真空光电倍增管和Si光电倍增管的第三代紫外探测器。

ZnMgGaO是ZnO、MgO和Ga₂O₃三者的复合氧化物，具有尖晶石结构，属于直接带隙半导体，禁带宽度在3.4～7.8eV之间，在原理上可以应用于160～368nm范围内的紫外光电器件。ZnMgGaO与ZnMgO相比，Zn²⁺、Mg²⁺和Ga²⁺三者离子半径相近，通过对三者组分的调节，可以实现材料带隙可调更多的选择性，同时可以避免结构分相问题；ZnMgGaO与Ga₂O₃相比，可以实现电学特性调控，提升导电性。又由于ZnMgGaO具有很好的稳定性及抗辐射能力，较低的暗电流等优势。因此，ZnMgGaO是制备日盲紫外探测器的候选材料。

通常采用脉冲激光沉积和射频磁控溅射制备ZnMgGaO薄膜。这两种方法制备的ZnMgGaO薄膜晶体质量不高，缺陷态较多，导致制备的紫外探测器暗电流较大且光响应速度较低。

发明内容

为了解决脉冲激光沉积和射频磁控溅射制备的ZnMgGaO薄膜晶体质量不高、缺陷态较多导致紫外探测器的暗电流较大、光响应度较低的问题，本发明提出一种ZnMgGaO紫外探测器及其制备方法，使用金属有机化合物化学气相沉积法制备ZnMgGaO薄膜，使ZnMgGaO薄膜具有结晶质量高、不出现分相、吸收截止边陡峭的优点，进而使包含ZnMgGaO薄膜的紫外探测器具有较低的暗电流和较快的光响应速度。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种ZnMgGaO紫外探测器，包括从下至上依次叠加的衬底、ZnMgGaO薄膜和叉指电极。

优选地，ZnMgGaO薄膜为尖晶石结构。

优选地，ZnMgGaO薄膜的吸收截止边为220～280nm，ZnMgGaO紫外探测器的光响应截止边为220～270nm。

本发明还提供一种ZnMgGaO紫外探测器的制备方法，包括如下步骤：

S1、以有机锌化合物作为锌源，以有机镁化合物作为镁源，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的表面生长ZnMgGaO薄膜；

S2、在ZnMgGaO薄膜上使用负胶光刻形成叉指电极掩膜，在叉指电极掩膜溅射金属后将叉指电极掩膜去除，形成叉指电极；