[发明专利]一种导电沟道日盲光电探测器

说明书

本发明公开了一种导电沟道日盲光电探测器，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。与现有技术相比，以石墨烯为导电沟道的β‑Ga2O3/外延生长石墨烯/β‑Ga2O3三层式结构。该结构改善了器件的迁移率，从而大大提升了器件的响应速度。本发明具有高响应速度，高光暗电流比，高电子迁移率。结构简单，使用方便。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种导电沟道日盲光电探测器。

背景技术

日盲紫外探测器是指主要对日盲区紫外线敏感的探测器。当太阳辐射照射到地球上时，其波长在280nm以下的紫外线部分会被臭氧层吸收而不会到达地球表面，这一波长区域称为日盲区。设计日盲光电探测器，可以在复杂的红外线，可见光背景干扰下精确探测日盲区紫外线，该技术广泛应用于国防应用，紫外天文学，紫外光通信技术等领域。

氧化镓是一种宽禁带半导体材料，其吸收截止波长为255-260nm，因此对于日盲区辐射非常敏感，而对于非日盲区辐射几乎没有响应。使用氧化镓制备日盲光电探测器，具有很好的应用前景。

现有技术的方案：

目前市场上应用比较广泛的是以硅基电感耦合器件和微通道板器件为主的日盲光电探测器，但是其中硅基电感耦合器件本身不是日盲响应的，使用时需要配备滤光片。而微通道板器件则运行在极高的偏压下，复杂性与重量大大增加。同时国内外科研界也利用宽禁带半导体材料的优异特性进行制备日盲光电探测器，并取得了一系列成果。

在《氧化镓MSM日盲紫外光电探测器的研制》一文中，作者制备了一种氧化镓基MSM型日盲光电探测器。该型探测器制备简单，响应度高，且可以兼容现有的CMOS工艺。论文制备的日盲光电探测器成功实现了约600的光暗电流比，响应度达到68.0A/W，较好的完成了探测日盲区辐射的任务。

上述光电探测器虽然较好的完成了日盲探测的任务，但是其响应速度不够高，光暗电流比也不够大，原因就是氧化镓迁移率不是特别高。可以进一步改进。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种导电沟道日盲光电探测器。本发明采用半导体测试技术，制备了一种β-Ga2O3-石墨烯-β-Ga2O3三层夹心式结构。当光照射到探测器上时，其会在氧化镓层中生成光生载流子。在电场作用下，光生载流子会通过迁移率高石墨烯沟道流向电极，从而形成光电流，达到探测日盲区辐射的目的。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括碳化硅、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。

其中两个所述电极均与所述外延生长石墨烯连接。

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。

本发明制备方法如下：

(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；