一种紫外探测器及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电子领域，特别是涉及一种新的紫外探测器及其制作方法。
【背景技术】
[0002]紫外探测器目前的研发重点是基于宽禁带半导体材料，研制能工作于日盲区(截止波长小于280nm)的器件。目前可用于紫外探测的宽禁带半导体紫外敏感薄膜材料主要有氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、碳化娃(SiC)和金刚石(Diamond)。
[0003]GaN材料可通过Al掺杂，可使其截止波长在200nm_365nm范围内连续变化，这种探测器目前已实现商业化，但这种器件面临的主要问题是高铝组份AlxGahN材料制备难度大。ZnO材料的优点在于易于制备，具有更好的空间抗辐照特性，且通过Mg掺杂其禁带宽度可使其截止波长在160nm-380nm范围内连续变化，但具有高Mg组份的MgxZrvxO材料的低成本制备是一个不小的挑战。SiC材料的截止波长在365nm-565nm范围内可调，其优点在于耐腐蚀、抗辐照，耐高温。但必须安装滤波片才能使其工作于日盲区，价格昂贵。金刚石材料的禁带宽度为5.5eV，其截止波长为226nm，可直接工作于日盲区，且暗电流小噪声小、耐腐蚀、抗辐照，机械强度高。
[0004]传统的紫外探测器在紫外辐射入射一侧的金属电极会占用较大面积，会反射大量的紫外辐射，降低了紫外辐射的利用率。
[0005]鉴于此，有必要设计一种新的紫外探测器及其制作方法以克服上述问题。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种紫外探测器及其制作方法，用于解决现有技术中金属电极会占用较大面积，会反射大量的紫外辐射，降低了紫外辐射的利用率的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种紫外探测器，所述紫外探测器至少包括:
[0008]绝缘衬底；
[0009]位于该绝缘衬底上的下电极；
[0010]位于所述下电极上的紫外敏感薄膜；
[0011]位于所述紫外敏感薄膜上的图形化上电极；
[0012]位于所述图形化上电极上覆盖大部分上电极的石墨烯透明电极；所述石墨烯透明电极与所
[0013]述紫外敏感薄膜接触。
[0014]优选地，所述图形化上电极为条状或环状或网格状。
[0015]优选地，所述下电极为金属材料层或由ITO薄膜以及形成在该ITO薄膜上环绕所述紫外敏感薄膜的金属电极构成。
[0016]优选地，所述金属电极为闭合图形。
[0017]本发明还提供一种紫外探测器制作方法，该制作方法包括以下步骤:
[OO1 s] 提供一绝缘衬底以及一石墨稀;
[0019]在所述绝缘衬底上形成下电极；
[0020]在所述下电极上沉积紫外敏感薄膜并图形化；
[0021]在所述紫外敏感薄膜上形成图形化上电极；
[0022]将所述石墨烯转移到所述图形化上电极上形成石墨烯透明电极；该石墨烯透明电极覆盖大
[0023]部分上电极且与所述紫外敏感薄膜接触。
[0024]优选地，所述下电极的材料为单金属或复合金属。
[0025]优选地，所述下电极由ITO薄膜以及形成在该ITO薄膜上环绕所述紫外敏感薄膜的金属电极构成，其制备步骤如下:
[0026]在所述绝缘衬底上淀积ITO薄膜；
[0027]在该ITO薄膜上制备出所述紫外敏感薄膜并图形化；
[0028]接着沉积金属层并图形化，使得所述紫外敏感薄膜上形成上电极，所述ITO薄膜上形成
[0029]环绕所述紫外敏感薄膜的金属电极。
[0030]优选地，在所述紫外敏感薄膜上形成上电极、在所述ITO薄膜上形成环绕所述紫外敏感薄膜的金属电极之前还包括制作一层金属粘附层的步骤。
[0031]本发明提出在紫外敏感薄膜上制作占用较小面积的金属上电极，然后将完整的石墨烯材料转移到紫外敏感薄膜和金属上电极上，石墨烯充当了透明电极，提高了器件对紫外辐射的透过率；采用垂直电极结构，使得光生载流子在平行于紫外敏感薄膜晶粒生长的方向上运动，提高了器件的量子效率。
【附图说明】
[0032]图1显示为本发明紫外探测器结构示意图。
[0033]图2显示为本发明条状金属上电极结构及其与石墨烯透明电极的位置关系示意图。
[0034]图3a_3d显示为本发明实施例1的工艺流程图。其中，图3a为金属淀积步骤；图3b为紫外敏感薄膜沉积并图形化步骤；图3c为金属淀积并图形化形成上电极的步骤；图3d为石墨烯转移并图形化步骤。
[0035]图4a是环状金属上电极结构示意图；图4b为石墨烯转移前与环状金属上电极的位置关系示意图；图4c为石墨烯转移后与环状金属上电极的位置关系示意图。
[0036]图5显示为本发明具有环状金属上电极结构的紫外探测器结构示意图。
[0037]图6a是本发明实施例中网格状金属上电极结构示意图；图6b为石墨烯转移前与网格状金属上电极的位置关系示意图；图6c为石墨烯转移后与网格状金属上电极的位置关系不意图。
[0038]图7显示为本发明具有网状金属上电极结构的紫外探测器结构示意图。
[0039]图8a_8d显示为本发明实施例2的工艺流程图。其中，图8a为淀积ITO薄膜步骤；图8b为紫外敏感薄膜沉积并图形化步骤；图Sc为金属淀积并图形化，在紫外敏感薄膜上形成金属上电极，同时在ITO薄膜上形成环状金属电极；图8d为石墨烯转移并图形化的步骤。
[0040]图9显示为本发明ITO薄膜上的环状金属电极结构示意图。
[0041]图10显示为本发明另一种具有环状金属上电极结构的紫外探测器结构示意图。
[0042]图11显示为本发明另一种具有网状金属上电极结构的紫外探测器结构示意图。
[0043]元件标号说明
[0044]绝缘衬底I
[0045]下电极2
[0046]ITO 薄膜21
[0047]金属电极22
[0048]紫外敏感薄膜 3
[0049]上电极4
[0050]石墨烯透明电极5
【具体实施方式】
[0051]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0052]请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0053]本发明提供一种新的紫外探测器及其制作方法。所涉及的紫外探测器的结构从下而上依次由绝缘衬底1、下电极2、紫外敏感薄膜3、金属上电极4和石墨烯透明电极5构成。
[0054]绝缘衬底I可采用石英玻璃片或表面生长或沉积了氧化硅或氮化硅等绝缘介质的硅片。
[0055]本实施例中，下电极可以分为两种:一种是由金属材料构成，可选用钨(W)、钥(Mo)、铬(Cr)、钛(Ti)、金(Au)、钼(Pt)等金属中的某一种材料,也可以是由上述金属中的几种材料构成的复合金属薄膜；另一种下电极由透明导电薄膜ITO (Indium Tin 0xide)21和制作在该薄膜上环绕在紫外敏感薄膜3周围的金属电极构成，环状金属电极22与ITO薄膜21之间为欧姆接触，环状金属电极22由金(Au)或钼(Pt)构成，为了增加环状金属电极22和ITO薄膜21之间的附着力，通常需要在环状金属电极和ITO薄膜之间制作一层金属粘附层，如钛(Ti)、钨(W)、铬(Cr)、镍(Ni)等金属，但不限于这些材料。
[0056]紫外敏感薄膜可以是氮化镓(GaN)、掺铝氮化镓(AlxGai_xN)、氧化锌(ZnO)、掺镁氧化锌(MgxZrvxO)、碳化硅(SiC)和金刚石(Diamond)中的某一种材料。
[0057]金属上电极由金(Au)或钼(Pt)构成，可采用长条状或环状或网状结构，并通过线宽设计确保金属上电极4总面积小于紫外敏感薄膜面积的10%。其中长条状电极一般为长方形；环状电极可以是长方形、多边形、圆形或其它闭合的形状(这里为方便说明只画出了长方形)；网状电极可以是长方形，也可以是其它形式的网状电极，网眼数量可根据需要增减。为了增加金属电极和紫外敏感薄膜的附着力，通常需要在金(Au)或钼(Pt)和紫外敏感薄膜3之间制作一层金属粘附层，如钛(Ti)、钨(W)、铬(Cr)、镍(Ni)等金属，但不限于这些材料。
[0058]完整的石墨烯透明电极覆盖在紫外敏感薄膜3和大部分金属上电极4上方(金属上电极4中只有用于金属引线焊接的部分未被石墨烯覆盖)。石墨烯透光性能极好，与金属梳齿电极(Interdigitated electrods)相比,覆盖在紫外敏感薄膜和金属上电极上方的完整的石墨烯透明电极5可大幅提高紫外辐射的透过率。
[0059]本发明可以通过以下工艺制作实现:在绝缘衬底I (石英玻璃或带有绝缘介质氧化硅或氮化硅的硅片)上淀积金属层(可由钨(W)、钥(Mo)、铬(Cr)、钛(Ti)、金(Au) JS(Pt)等金属材料单独构成，也可以是由上述金属中的几种金属构成的复合金属薄膜)，形成下电极；在下电极2上淀积紫外敏感薄膜并图形化；淀积金属粘附层及金属层(如Au/Cr或Pt/Ti等，但不限于这两种)并图形化形成金属上电极；将制备好的石墨烯转移到紫外敏感薄膜3和金属上电极4上并图形化形成石墨烯透明电极。
[0060]本发明还可以通过以下工艺制作实现:在绝缘衬底1(石英玻璃