[发明专利]一种导电沟道日盲光电探测器

权利要求书

1.一种导电沟道日盲光电探测器，其特征在于：包括碳化硅、氧化镓、外延生长石墨烯和电极，所述氧化镓为两层，所述外延生长石墨烯位于两层所述氧化镓之间，所述碳化硅位于其中一层所述氧化镓下，所述电极为两个，两个所述电极与另一层所述氧化镓连接；

制备方法如下：

(1)制备β-Ga2O3/外延生长石墨烯/β-Ga2O3三层式结构：

(1.1)清洗：选取高纯的4H-SiC晶体作为器件衬底，对衬底进行标准RCA清洗，以去除表面污染物；

(1.2)氢刻蚀：将流量为40L/min的氢气通入反应系统中，在1600℃，100mbar压强下持续反应20s；在氢刻蚀反应阶段结束以后将系统温度降低至1000℃，在流量为20L/min的H2氛围中持续反应6min，从而去除Si化合物；在去除Si化合物反应阶段结束以后将系统温度降低至850℃，并通入流量为6mL/min的SiH4硅烷气流和流量为20L/min的H2，该步骤可以获得缺陷极少的碳化硅表面，作为衬底；

(1.3)以PLD法生长一层β-Ga2O3：通过激光脉冲沉积法，在碳化硅衬底上面生长氧化镓；将反应腔抽真空，上一步制备的碳化硅衬底放入反应腔，加热系统将衬底加热到100℃恒温，随后开始生长氧化镓；激光能量为240mJ/cm-2,脉冲频率为3Hz,靶材为氧化镓陶瓷靶，生长150nm厚度的氧化镓薄膜；进行标准清洗；

(1.4)CVD法生长石墨烯：选用高纯度铜箔，厚度为25um，并进行标准RCA清洗；将铜箔置于反应室内，通入1000sccm氩气作为保护气，并以200℃/min升温至1000℃；关闭氩气，通入1000sccm氢气，维持5min，后逐渐地将气体改为960sccm氩气，40sccm氢气；通入10sccm甲烷气体，保持10min后，关闭甲烷气源，以200℃/min降温至300℃，温度自然降温至150℃时，关闭所有气源，抽真空至0.1mbar；

(1.5)转移石墨烯：将铜箔不带有石墨烯的一面粘贴在热释放胶带上，在石墨烯表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯溶液，即PMMA，溶剂为乳酸乙酯，960k，4wt％，设定匀胶转速为3000转，旋涂1min，设置热板温度160℃，烘干样品，保持10min,此时铜箔与热释放胶带分离；将铜箔置于0.5mol/L氯化铁溶液中，由于水的张力作用，铜箔漂浮在溶液表面，腐蚀4小时，去除Cu箔，腐蚀完毕后，PMMA/石墨烯漂浮在溶液上方；

(1.6)使用经过标准清洗后的SiC-Ga2O3结构将石墨烯薄膜捞出，用镊子将(1.3)中制备的SiC-Ga2O3结构倾斜一定角度，置于石墨烯正下方，将结构轻轻抬起；并置于H2O：HCI＝20:1溶液中30min，以去除离子和重金属原子；后置于H2O：NH4OH＝5:1溶液中30min，以去除难溶有机污染物；反复置于去离子水中清洗后使用氮气枪吹干石墨烯薄膜与结构之间的水分，或用滤纸轻轻接触石墨烯边缘，将薄膜下的水分吸干；

(1.7)将转移后的PMMA/石墨烯/衬底放置在通风处晾干，石墨烯薄膜完全贴在目标结构上后，热板烘烤，温度150～200℃，烘烤时间10min；

(1.8)使用热丙酮去除PMMA，并用乙醇溶液清洗2遍以上，去离子水反复清洗；低真空退火，在氢气和氩气的混合气氛下，200℃-400℃退3h；实现PMMA去除；

(1.9)在转移石墨烯后的氧化镓层上再生长一层氧化镓：将反应腔抽真空，上一步制备的结构放入反应腔，加热系统将衬底加热到100℃恒温，随后开始生长氧化镓；激光能量为240mJ/cm-2,脉冲频率为3Hz,靶材为氧化镓陶瓷靶，生长150nm厚度的氧化镓薄膜；完成β-Ga2O3/外延生长石墨烯/β-Ga2O3三层式结构制备；

(2)制备欧姆接触

通过磁控溅射法，在器件顶层溅射两个电极；电极材料为Au；厚度为100nm；电极大小100um×100um；在500℃氮气气氛下RTA处理三分钟，完成欧姆接触的制备。

2.根据权利要求1所述的导电沟道日盲光电探测器，其特征在于：其中两个所述电极均与所述外延生长石墨烯连接。

3.根据权利要求1所述的导电沟道日盲光电探测器，其特征在于：其中一个电极与所述外延生长石墨烯连接，另一个所述电极与所述氧化镓连接。