[发明专利]基于β‑Ga2O3/NSTO异质结可零功耗工作的日盲紫外光电探测器及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于β‑Ga2O3/NSTO异质结可零功耗工作的日盲紫外光电探测器及其制备方法，具体是指采用磁控溅射在NSTO单晶衬底上生长高结晶度的β‑Ga2O3薄膜作为光敏层，再在其上溅射直径为3mm的半透明Au/Ti电极作为透光电极，并采用机械力分别压印直径约为0.2mm和2mm的In电极作为上电极和下电极，制备获得的β‑Ga2O3/NSTO异质结日盲紫外光电探测器。本发明首次采用商业化的NSTO单晶衬底与β‑Ga2O3薄膜形成异质结结构用于日盲紫外光的探测，该异质结器件可工作于0V偏压下，具有零功耗工作的特点。本发明中β‑Ga2O3薄膜的生长采用商业化的磁控溅射方法，制备过程简单，工艺可控性强，易操作，所得薄膜表面致密、厚度稳定均一、可大面积制备、重复性好等优势。该发明制备的零功耗β‑Ga2O3/NSTO异质结光电探测器在日盲紫外探测领域具有潜在的应用前景。

主权项

一种基于β‑Ga2O3/NSTO异质结可零功耗工作的日盲紫外光电探测器的制备方法，所述日盲紫外光电探测器由β ‑Ga2O3薄膜、NSTO衬底、Ti/Au薄膜电极以及In电极组成，所述的β‑Ga2O3薄膜厚度为1.324 μm，所述的NSTO衬底作为制备β‑Ga2O3薄膜的衬底，其面积与所制备的β‑Ga2O3薄膜相同，β‑Ga2O3薄膜和衬底NSTO构成异质结，形成内建电场，可分离光生载流子，所述的Ti/Au薄膜电极位于β‑Ga2O3薄膜的表面，形状为直径3 mm的圆形，Ti薄膜电极厚度为3 nm， Au薄膜电极在Ti薄膜电极的上方，厚度为7 nm，所述的In电极分为上电极和下电极，上电极在Au薄膜电极上方，形状为直径0.2 mm的圆形，下电极在NSTO衬底下方，形状为直径2 mm的圆形；其特征在于包括如下步骤：采用NSTO为衬底，清洗过程如下：将衬底依次浸泡到丙酮、乙醇、去离子水中各超声10分钟，取出后再用去离子水冲洗，最后用干燥的N2气吹干，待用；（2）将清洗干净的NSTO衬底放入沉积室在其上采用磁控溅射生长β ‑Ga2O3薄膜，具体参数如下：抽真空后腔体压强为1×10‑4 Pa，工作气氛为Ar气，工作气压为0.8 Pa，衬底温度为750℃，溅射功率为80 W，溅射时间为4 h；（3）将步骤（2）中制备的β ‑Ga2O3薄膜用镂空的掩膜板遮挡，采用磁控溅射方法先后溅射厚度为3 nm的金属Ti层和7 nm的 Au层，获得一个直径为3 mm半透明的Au/Ti电极，溅射工艺条件如下：抽真空后腔体压强为1×10‑4 Pa，衬底温度为室温，工作气氛为Ar气，工作气压为0.8 Pa，溅射功率为40 W，Ti层的溅射时间为3 s，Au层的溅射时间为7 s；（4）在步骤（3）中获得的圆形Au/Ti电极的边角上采用机械力按上一块直径为0.2 mm的In圆形电极并与Cu线相连，作为β ‑Ga2O3/NSTO异质结的上电极；同时，采用机械力在背面的NSTO上按上一块In电极并与Cu线相连作为下电极，下电极的直径为2 mm。