[发明专利]一种横向结构4H-碳化硅/β-氧化镓异质结高温日盲探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种横向结构4H‑碳化硅/β‑氧化镓异质结高温日盲探测器及其制备方法，包括：N+型4H‑SiC衬底、N‑型4H‑SiC外延层和N型β‑Ga₂O₃功能层；所述N型β‑Ga₂O₃功能层的上部的两侧具有钝化插入层，所述钝化插入层的材料为PtO_x；所述钝化插入层的厚度为2～10nm；所述钝化插入层上设置有金属电极；所述金属电极的材料为金属Pt；所述金属电极、所述钝化插入层和所述N型β‑Ga₂O₃功能层形成肖特基接触。本发明的探测器既能够实现高温探测功能，又能够具有较高的响应度。同时，插入钝化插入层能够增加势垒高度，抑制了由于高温环境恶化的暗电流，从而提升探测器的工作温度和响应度。本发明的制备方法还通过对N型β‑Ga₂O₃功能层使用氧等离子体预处理技术，以降低外延层内的缺陷。

技术领域

本发明属于紫外线探测器件技术领域，具体涉及一种横向结构4H-碳化硅/β-氧化镓异质结高温日盲探测器及其制备方法。

背景技术

目前传统碳化硅紫外光电探测器工作温度在虽然能将工作温度提升至550℃，但相比于其他材料探测器其响应度、探测率以及量子效率底下低下是最主要的缺点。超宽禁带半导体β-Ga2O3其带隙宽度约在4.8eV左右，可完美契合日盲波段(200～280nm)探测要求。因此β-Ga2O3在日盲探测领域取得广泛关注。相比于前三代半导体日盲相关探测器，氧化镓基探测器响应度和探测率高、制备成本低、击穿电场大等特点均优于硅、氮化镓和碳化硅基紫外探测相关器件。并且，在高温日盲探测应用领域也具有一定优势。然而以高温角度来说，碳化硅基探测器仍旧具有不可超过的优势。

但是，但低响应度、低量子效率是碳化硅基紫外探测器仍未完美解决的缺点。高温环境时探测器的热激发电流难以被抑制，从而导致光敏性和光谱响应严重下降。目前大多数现有的肖特基光电探测器在高温冲击下暗电流极具恶化，使得其工作温度几乎不高于200℃。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种横向结构4H-碳化硅/β-氧化镓异质结高温日盲探测器及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例的第一方面提供一种横向结构4H-碳化硅/β-氧化镓异质结高温日盲探测器，包括：N+型4H-SiC衬底、N-型4H-SiC外延层和N型β-Ga₂O₃功能层；

所述N+型4H-SiC衬底、所述N-型4H-SiC外延层和所述N型β-Ga₂O₃功能层由下至上依次设置；

所述N型β-Ga₂O₃功能层的上部的两侧具有钝化插入层，所述钝化插入层的材料为PtO_x；所述钝化插入层的厚度为2～10nm；所述钝化插入层上设置有金属电极；所述金属电极的材料为金属Pt；

所述金属电极、所述钝化插入层和所述N型β-Ga₂O₃功能层形成肖特基接触。

在本发明的一个实施例中，所述N+型4H-SiC衬底的掺杂浓度为5×10¹⁹cm^-3，掺杂离子为氮离子；

所述N-型4H-SiC外延层的晶相为0 0 4；

所述金属电极为对插指电极结构。

在本发明的一个实施例中，所述N型β-Ga₂O₃功能层的电子浓度为2×10¹⁷cm^-3。

本发明实施例的第二方面提供一种横向结构4H-碳化硅/β-氧化镓异质结高温日盲探测器的制备方法，包括以下步骤：