非极性a面GaN基紫外光电探测器及其制备方法

非极性a面gan基紫外光电探测器及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及紫外光电探测器技术领域，具体涉及一种非极性a面gan基紫外光电探测器及其制备方法。


背景技术：

2.紫外光电探测器是在导弹制导、空间通讯、环境监测、生物化学紫外检测等领域具有重要作用的光电元器件。第三代宽带隙半导体材料gan，由于其具有禁带宽度大、电子迁移速率高、热稳定性好以及抗辐射能力强的特点，十分适合于制作高频率、高功率、高集成度的电子器件，在紫外光电探测器领域得到很好的应用。
3.然而，目前绝大部分商用的gan基紫外光电探测器的材料以c面((0001)面)作为外延面，这种材料存在严重的自发极化和压电极化效应，产生的强内建电场，形成量子限制斯塔克效应(quantum-confined starker effect，qcse)，使得电子和空穴波函数的空间分布发生分离，引起能带弯曲，降低外量子效率，使得器件的暗电流增加，探测性能不稳定，严重阻碍了紫外光电探测器性能的提高。此外，当前广泛采用的p-n结型或p-i-n型结构受到两方面的制约，一方面由于gan本身具有的非故意掺杂使其内部存在很高的n型背景载流子浓度，而且在mg掺杂gan过程中的钝化使得大部分mg不能被激活，导致p型掺杂困难，难以制备高空穴浓度的p型材料；另一方面，p-i-n型紫外光电探测器的结构复杂，制备工艺繁琐，时间成本和工艺成本较大，不利于大规模生产制造。
4.因此研究能够避开自发极化的非极性gan材料以及开发更加优越的器件结构和简单的制备方法对紫外光电探测器的发展具有开创性和革命性的意义和社会价值。


技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种非极性a面gan基紫外光电探测器及其制备方法，本发明通过采用非极性a面gan作为光吸收材料，肖特基叉指电极采用非对称msm结构，并且肖特基叉指电极穿透si3n4钝化层，与非极性a面gan外延层直接接触，从而使紫外光电探测器具有了低暗电流、高稳定性的高性能。
6.本发明的第一个目的在于提供一种非极性a面gan基紫外光电探测器。
7.本发明的第二个目的在于提供一种基于非极性a面gan基紫外光电探测器的制备方法。
8.本发明的第三个目的在于提供另一种基于非极性a面gan基紫外光电探测器的制备方法。
9.本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
10.包括紫外光电探测器外延片和沉积在所述紫外光电探测器外延片上的si3n4钝化层，以及非对称msm结构的肖特基叉指电极，其中：
11.所述紫外光电探测器外延片包括在r面蓝宝石衬底上依次生长的非极性a面aln缓冲层、组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层和非极性a面gan外延层，x＝0.2～0.8；
12.所述si3n4钝化层设置在所述非极性a面gan外延层上；
13.所述肖特基叉指电极穿透所述si3n4钝化层，与所述紫外光电探测器外延片上的非极性a面gan外延层直接接触。
14.进一步的，所述肖特基叉指电极由蒸镀电极金属制得，所述电极金属由ni/au从下到上依次堆叠，总电极厚度为200～300nm。
15.进一步的，所述肖特基叉指电极中大、小叉指电极宽度为5～15μm，大、小叉指电极间距为5～10μm，且大叉指电极宽度大于小叉指电极宽度。
16.进一步的，所述r面蓝宝石衬底以10-12面偏1-100方向0.1
°
为外延面，所述非极性a面aln缓冲层、非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层和非极性a面gan外延层均以0001面平行于r面蓝宝石的-1011面，并以a面作为外延面。
17.进一步的，所述非极性a面aln缓冲层的厚度为120～200nm，所述非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层的厚度为450～600nm，所述a面gan外延层的厚度为3-4μm，所述si3n4钝化层厚度为120～160nm。
18.进一步的，所述在r面蓝宝石厚度为400μm。
19.本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
20.一种非极性a面gan基紫外光电探测器的制备方法，所述方法包括：
21.在r面蓝宝石衬底上依次生长非极性a面aln缓冲层、非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层和非极性a面gan外延层，得到紫外光电探测器外延片并进行预处理，其中，x＝0.2～0.8；
22.采用等离子体辅助化学气相沉积法在预处理后紫外光电探测器外延片表面沉积si3n4钝化层；
23.对沉积有si3n4钝化层的紫外光电探测器外延片表面涂覆正性光刻胶，采用掩膜版形成不对称叉指电极，得到电极沟道图案；
24.将制备有电极沟道图案的紫外光电探测器外延片进行湿法刻蚀，刻蚀掉未被光刻胶覆盖的窗口区域内的si3n4钝化层，得到非对称肖特基电极凹槽；
25.将刻蚀后紫外光电探测器外延片放入电子束蒸发设备中，蒸镀电极金属，得到非对称msm结构的肖特基叉指电极，并进行退火；其中，所述肖特基叉指电极穿透所述si3n4钝化层，与所述非极性a面gan外延层直接接触；
26.将得到肖特基叉指电极的紫外光电探测器外延片进行处理并划片，分离出独立的小器件，即得到非极性a面gan基紫外光电探测器。
27.进一步的，所述r面蓝宝石衬底以10-12面偏1-100方向0.1
°
为外延面，所述非极性a面aln缓冲层、非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层和非极性a面gan外延层均以0001面平行于r面蓝宝石的-1011面，并以a面作为外延面。
28.本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：
29.一种非极性a面gan基紫外光电探测器的制备方法，所述方法包括：
30.在r面蓝宝石衬底上依次生长非极性a面aln缓冲层、非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层和非极性a面gan外延层，得到紫外光电探测器外延片并进行预处理，其中，x＝0.2～0.8；
31.对预处理后紫外光电探测器外延片表面涂覆正性光刻胶，采用掩膜版形成不对称叉指电极，得到电极沟道图案；
32.将制备有电极沟道图案的紫外光电探测器外延片放入电子束蒸发设备中，蒸镀电
极金属，得到非对称结构的肖特基叉指电极，并进行退火；
33.将制备有肖特基叉指电极的紫外光电探测器外延片表面涂覆负性光刻胶，采用掩膜版形成不对称叉指电极，得到电极隔离图案；
34.将制备有电极隔离图案的紫外光电探测器外延片置于等离子体辅助化学气相沉积设备中，沉积si3n4钝化层；
35.去除沉积有si3n4钝化层的紫外光电探测器外延片上的光刻胶并划片，分离出独立的小器件，即得到非极性a面gan基紫外光电探测器。
36.进一步的，所述r面蓝宝石衬底以10-12面偏1-100方向0.1
°
为外延面，所述非极性a面aln缓冲层、非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层和非极性a面gan外延层均以0001面平行于r面蓝宝石的-1011面，并以a面作为外延面。
37.本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
38.1、本发明采用r面蓝宝石作为衬底材料，使其能够实现大面积外延薄膜的生长，此外，以非极性a面aln和组分渐变的非极性a面alxga1-xn作为缓冲层，使其缓慢过渡到非极性a面gan，能有效降低非极性a面gan与衬底之间的晶格失配度，并在外延生长过程中释放应力，减少缺陷向上延伸，避免因外延薄膜缺陷密度过大而导致漏电现象。
39.2、本发明采用非极性a面gan作为光吸收材料，一方面，该材料沿生长方向不存在极化电场，能有效避免电子和空穴波函数在空间上的分离，使外量子效率得到提高，有利于降低器件的开启电压；此外由于材料具有光学各向异性，在价带顶部的电偶极子能吸收垂直于表面的偏振光，在偏振探测上具有独特的优势。
40.3、本发明的紫外光电探测器采用肖特基接触的非对称金属-半导体-金属(msm)结构，它的制备工艺简单，无需涉及p型掺杂，而且在性能上具有响应速度快，暗电流低，光响应度高，性能稳定的优势。此外本发明设计的非对称结构的肖特基叉指电极，与对称型结构相比，该结构在外加偏压下流过小面积接触的电极的电流密度高于大面积接触电极，使面积较小的电极获得更大的电场，耗尽层向面积较大的电极扩展，降低了穿透电压，有助于进一步降低暗电流。
41.4、本发明所采用的肖特基金属电极为ni/au。传统的单一au电极由于粘附性较差，容易脱落，使得紫外光电探测器失效率较高，而本发明采用ni作为粘黏剂，增加au与非极性a面gan之间的粘附性，避免电极脱落的问题发生。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
43.图1为本发明实施例的非极性a面gan基紫外光电探测器结构剖面示意图。
44.图2为本发明实施例的非极性a面gan基紫外光电探测器非对称肖特基叉指电极结构的俯视示意图。
45.图3为本发明实施例的非极性a面gan基紫外光电探测器的暗电流随外加偏压变化的曲线图。
46.图4为本发明实施例的非极性a面gan基紫外光电探测器的光谱响应曲线图。
47.图1中：
48.1—r面蓝宝石衬底、2—非极性a面aln缓冲层、3—组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层、4—非极性a面gan外延层、5—si3n4钝化层、6—非对称肖特基叉指电极。
具体实施方式
49.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当理解，描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
50.实施例1：
51.本实施例提供了一种非极性a面gan基紫外光电探测器的制备方法，具体包括以下步骤：
52.(1)如图1所示，采用金属有机物化学气相沉积技术在r面蓝宝石衬底1上生长紫外光电探测器外延片，包括非极性a面aln缓冲层2、组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3和非极性a面gan外延层4，其中，x＝0.2～0.8。
53.(2)将步骤(1)所得紫外光电探测器外延片进行表面清洁，依次采用丙酮，无水乙醇浸泡，并用超声清洗3min，清洗后采用去离子水冲洗，置于热高纯氮气中吹干。
54.(3)采用等离子体辅助化学气相沉积法在步骤(2)所得紫外光电探测器外延片表面沉积一层si3n4钝化层5；沉积完成后用去离子水进行冲洗，并用热高纯氮气吹干。
55.(4)将步骤(3)所得紫外光电探测器外延片进行电极沟道图案制备：在紫外光电探测器外延片表面滴加适量的正性光刻胶，置于匀胶机中使表面的光刻胶厚度均匀覆盖，厚度为0.2μm，然后将涂覆好光刻胶的紫外光电探测器外延片在95℃下前烘90s；接着将其置于光刻机中，采用掩膜版形成不对称叉指电极，大、小电极宽度均为指定值，叉指电极间距为5～10μm，电极对数为指定值；随后进行曝光，曝光时间为15s；最后将曝光后紫外光电探测器外延片在显影液中显影60s，并用去离子水清洗，然后用热高纯氮气吹干，再置于热板炉上进行后烘。本实施例中，大电极宽度大于小电极宽度，且大、小电极宽度为5～15μm。
56.(5)将步骤(4)所得紫外光电探测器外延片进行湿法刻蚀，将未被光刻胶覆盖的si3n4钝化层刻蚀掉，得到肖特基电极凹槽；然后用去离子水冲洗，并用热高纯氮气吹干。
57.(6)将步骤(5)所得的紫外光电探测器外延片置于电子束蒸发设备中蒸镀电极，先对腔体内部进行抽真空，然后蒸镀金属层，得到非对称msm结构的肖特基叉指电极6，最后在900℃下退火，其中，非对称msm结构由面积大小不对称的肖特基叉指电极背靠背组成。
58.(7)将步骤(6)所得的紫外光电探测器外延片进行去胶处理：待温度降至室温后，将其先后置于丙酮和无水乙醇中分别进行超声处理3min，然后用去离子水冲洗，并用热高纯氮气吹干。
59.(8)将步骤(7)中的得到的紫外光电探测器外延片进行划片，分离出一个独立的小器件，即得到非极性a面gan非对称型msm结构紫外光电探测器，如图1和图2所示。
60.其中：
61.步骤(1)所述r面蓝宝石衬底以(10-12)面偏(1-100)方向0.1
°
为外延面，晶体外延取向关系为：所述非极性a面aln缓冲层、非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层、非极性a面gan外延层均以(0001)面平行于r面蓝宝石的(-1011)面，并以a面即(11-20)面作为外延面；
62.步骤(5)所述湿法刻蚀，浸泡时间为50～100min；
63.步骤(6)所述金属电极由ni/au从下到上依次堆叠，总电极厚度为200～300nm；所述退火时间为30～80min；所述肖特基叉指电极穿透si3n4钝化层直接与非极性a面gan外延层接触，肖特基叉指电极直接与非极性a面gan外延层接触，可以减少入射光的反射，改善光响应性能。
64.由于肖特基叉指电极采用非对称金属-半导体-金属(msm)结构，其制备工艺简单，无需涉及p型掺杂，而且在性能上具有响应速度快，暗电流低，光响应度高，性能稳定的优势，因此本实施例制备的紫外光电探测器具有低暗电流、高稳定性的高性能。
65.实施例2：
66.本实施例提供了一种非极性a面gan非对称msm型紫外光电探测器的制备方法，具体包括：
67.(1)如图1所示，采用金属有机物化学气相沉积技术在r面蓝宝石衬底1上生长紫外光电探测器外延片，包括非极性a面aln缓冲层2、组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3和非极性a面gan外延层4，其中：
68.非极性a面aln缓冲层2生长在r面蓝宝石衬底1上，厚度为120nm；
69.组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3生长在非极性a面aln缓冲层2上，厚度为450nm；
70.非极性a面gan外延层生长在组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3上，厚度为3μm。
71.(2)将步骤(1)所得紫外光电探测器外延片进行表面清洁，依次采用丙酮，无水乙醇浸泡，并用超声清洗3min，清洗后采用去离子水冲洗，置于热高纯氮气中吹干。
72.(3)采用等离子体辅助化学气相沉积法在步骤(2)所得紫外光电探测器外延片表面沉积一层120nm厚的si3n4钝化层5，沉积温度为850℃；沉积完成后用去离子水进行冲洗，并用热高纯氮气吹干。
73.(4)将步骤(3)所得紫外光电探测器外延片进行光刻：在紫外光电探测器外延片表面滴加适量的正性光刻胶，型号为rzj304，置于匀胶机中处理，在3600转/分钟的转速下匀胶30s，使表面的光刻胶厚度均匀覆盖，厚度为0.2μm；然后将涂覆好光刻胶的紫外光电探测器外延片进行前烘，在95℃下前烘90s，接着将其置于光刻机中，采用具有不对称电极的掩膜版进行对准，掩膜版的探测器参数为小电极宽度为5μm，大电极宽度为15μm，叉指间距为5μm，电极对数为8；随后进行曝光，曝光时间为15s；随后将曝光后的紫外光电探测器外延片置于正性显影液中浸泡60s，显影液型号为rzx3038；显影完毕后用去离子水进行清洗，然后用热高纯氮气吹干，再置于热板炉上进行后烘，烘烤时间为90s。
74.(5)将步骤(4)所得紫外光电探测器外延片进行湿法刻蚀50min，将未被光刻胶覆盖的si3n4钝化层刻蚀掉，得到电极凹槽；然后用去离子水冲洗，并有热高纯氮气吹干。
75.(6)将步骤(5)所得紫外光电探测器外延片置于电子束蒸发设备中蒸镀金属电极，腔体内真空度保持在5
×
10-5
pa，先在0.1nm/s的蒸发速率下蒸发30nm厚的ni金属电极，然后
在1nm/s蒸发速率下蒸发170nm厚的au金属电极，总的电极厚度为200nm，蒸发完成后在900℃下退火30s，得到非对称肖特基叉指电极6，最后在900℃下退火30min。
76.(7)将步骤(6)所得的紫外光电探测器外延片进行去胶处理：待温度降至室温后，将其先后置于丙酮和无水乙醇中进行超声处理3min，然后用去离子水冲洗，并用热高纯氮气吹干。
77.(8)将步骤(7)中的得到的紫外光电探测器外延片进行划片，分离出一个独立的小器件，即得到非极性a面gan非对称型msm结构紫外光电探测器。
78.在本实施例中所制得的非极性a面gan基紫外光电探测器结构如图1和图2所示。
79.对该非极性a面gan基紫外光电探测器的小电极接阳极，大电极接阴极，得到暗电流随外加偏压变化的曲线如图3所示，由图3可知，暗电流的绝对值随外加偏压的绝对值增大而增大，而且当施加反偏压时，暗电流明显比加正偏压要低，表现出明显的非对称性。在-5v偏压下，暗电流仅有1.46na，说明紫外光电探测器在反偏压下具有非常良好的低暗电流性能。
80.该非极性a面gan基紫外光电探测器的光谱响应曲线图如图4所示，由图4可知，响应度在365nm处达到峰值后迅速下降，呈现陡峭的截止边，说明其具有良好的“可见盲”特性，同时反映其对紫外光具有非常灵敏的探测能力。
81.实施例3：
82.本实施例提供了一种非极性a面gan非对称msm型紫外光电探测器的制备方法，具体包括：
83.(1)如图1所示，采用金属有机物化学气相沉积技术在r面蓝宝石衬底1上生长紫外光电探测器外延片，包括非极性a面aln缓冲层2、组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3和非极性a面gan外延层4，其中：
84.非极性a面aln缓冲层2生长在r面蓝宝石衬底上，厚度为200nm；
85.组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3生长在非极性a面aln缓冲层2上，厚度为600nm；
86.非极性a面gan外延层生长在组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3上，厚度为4μm；
87.(2)将步骤(1)所得紫外光电探测器外延片进行表面清洁，依次采用丙酮，无水乙醇浸泡，并用超声清洗3min，清洗后采用去离子水冲洗，置于热高纯氮气中吹干。
88.(3)采用等离子体辅助化学气相沉积法在步骤(2)所得紫外光电探测器外延片表面沉积一层160nm厚的si3n4钝化层5，沉积温度为850℃；沉积完成后用去离子水进行冲洗，并用热高纯氮气吹干。
89.(4)将步骤(3)所得紫外光电探测器外延片进行光刻：在紫外光电探测器外延片表面滴加适量的正性光刻胶，型号为rzj304，置于匀胶机中处理，在3600转/分钟的转速下匀胶30s，使表面的光刻胶厚度均匀覆盖，厚度为0.2μm；然后将涂覆好光刻胶的紫外光电探测器外延片进行前烘，在95℃下前烘90s，接着将其置于光刻机中，采用具有不对称电极的掩膜版进行对准，掩膜版的探测器参数为小电极宽度为5μm，大电极宽度为15μm，叉指间距为10μm，电极对数为8；随后进行曝光，曝光时间为15s；随后将曝光后的紫外光电探测器外延片置于正性显影液中浸泡60s，显影液型号为rzx3038；显影完毕后用去离子水进行清洗，然
后用热高纯氮气吹干，再置于热板炉上进行后烘，烘烤时间为90s。
90.(5)将步骤(4)所得紫外光电探测器外延片进行湿法刻蚀100min，将未被光刻胶覆盖的si3n4钝化层刻蚀掉，得到电极凹槽；然后用去离子水冲洗，并有热高纯氮气吹干。
91.(6)将步骤(5)所得紫外光电探测器外延片置于电子束蒸发设备中蒸镀金属电极，腔体内真空度保持在5
×
10-5
pa，先在0.1nm/s的蒸发速率下蒸发30nm厚的ni金属电极，然后在1nm/s蒸发速率下蒸发270nm厚的au金属电极，总的电极厚度为300nm，蒸发完成后在900℃下退火30s，得到非对称肖特基叉指电极6，最后在900℃下退火80min。
92.(7)将步骤(6)所得的紫外光电探测器外延片进行去胶处理：待温度降至室温后，将其先后置于丙酮和无水乙醇中进行超声处理3min，然后用去离子水冲洗，并用热高纯氮气吹干。
93.(8)将步骤(7)中的得到的紫外光电探测器外延片进行划片，分离出一个独立的小器件，即得到非极性a面gan非对称型msm结构紫外光电探测器。
94.在本发明实施例中，非极性a面aln缓冲层、组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层和非极性a面gan外延层的厚度更大，能有效降低紫外光电探测器外延片的缺陷密度；而且叉指间距更宽，钝化层厚度更大，使探测器的响应度在很大程度上有所提高，拥有良好的“可见盲”特性，对紫外光具有十分灵敏的探测能力；同时在反偏压下具有非常良好的低暗电流性能。
95.实施例4：
96.本实施例提供了一种非极性a面gan非对称型msm结构紫外光电探测器的制备方法，具体包括：
97.(1)如图1所示，采用金属有机物化学气相沉积技术在r面蓝宝石衬底1上生长紫外光电探测器外延片，包括非极性a面aln缓冲层2、组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3和非极性a面gan外延层4，其中：
98.非极性a面aln缓冲层2生长在r面蓝宝石衬底上，厚度为120nm；
99.组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3生长在非极性a面aln缓冲层2上，厚度为450nm；
100.非极性a面gan外延层生长在组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3上，厚度为3μm。
101.(2)将步骤(1)所得紫外光电探测器外延片进行表面清洁，依次采用丙酮，无水乙醇浸泡，并用超声清洗3min，清洗后采用去离子水冲洗，置于热高纯氮气中吹干。
102.(3)将步骤(2)所得紫外光电探测器外延片进行光刻：在紫外光电探测器外延片表面滴加适量的正性光刻胶，型号为rzj304，置于匀胶机中处理，在3600转/分钟的转速下匀胶30s，使表面的光刻胶厚度均匀覆盖，厚度为0.2μm；然后将涂覆好光刻胶的紫外光电探测器外延片进行前烘，在95℃下前烘90s，接着将其置于光刻机中，采用具有不对称电极的掩膜版进行对准，掩膜版的探测器参数为小电极宽度为5μm，大电极宽度为15μm，叉指间距为5μm，电极对数为8；随后进行曝光，曝光时间为15s。
103.(4)将步骤(3)曝光后的紫外光电探测器外延片置于正性显影液中浸泡60s，显影液型号为rzx3038；显影完毕后用去离子水进行清洗，然后用热高纯氮气吹干，再置于热板炉上进行后烘，烘烤时间为90s。
104.(5)经过步骤(4)得到的紫外光电探测器外延片置于显微镜下观察，确定电极区域的光刻胶已完全去除，只留下非电极区域的隔离图案。
105.(6)将步骤(5)所得紫外光电探测器外延片置于电子束蒸发设备中蒸镀电极，腔体内真空度保持在5
×
10-5
pa，先在0.1nm/s的蒸发速率下蒸发30nm厚的ni金属电极，然后在1nm/s蒸发速率下蒸发170nm厚的au金属电极，总电极厚度为200nm，蒸发完成后在900℃下退火30s，得到非对称肖特基叉指电极6，最后在900℃下退火30min。
106.(7)将步骤(6)所得的紫外光电探测器外延片进行去胶处理：待温度降至室温后，将其先后置于丙酮和无水乙醇中进行超声处理3min，然后用去离子水冲洗，并用热高纯氮气吹干。
107.(8)si3n4钝化层隔离图案制备：将步骤(7)所得紫外光电探测器外延片进行光刻：在紫外光电探测器外延片表面滴加适量的负性光刻胶，型号为rfj-210，置于匀胶机中处理，在3600转/分钟的转速下匀胶30s，使表面的光刻胶厚度均匀覆盖，厚度为0.2μm；然后将涂覆好光刻胶的紫外光电探测器外延片进行前烘，在95℃下前烘90s，接着将其置于光刻机中，采用具有不对称电极的掩膜版进行对准，随后进行曝光，曝光时间为15s；随后将曝光后的紫外光电探测器外延片置于显影液中浸泡60s，型号为rfx-2277；显影完毕后用去离子水进行清洗，然后用热高纯氮气吹干，再置于热板炉上进行后烘，烘烤时间为90s。
108.(9)将步骤(8)得到的紫外光电探测器外延片置于显微镜下观察，确定非电极区域的光刻胶已完全去除，只留下电极区域的隔离图案。
109.(10)采用等离子体辅助化学气相沉积法在所得紫外光电探测器外延片表面沉积一层120nm厚的si3n4钝化层5，沉积温度为850℃。
110.(11)将步骤(10)沉积后的紫外光电探测器外延片进行去胶处理：将其分别浸泡在丙酮和无水乙醇中进行超声处理3min，溶解外延片表面的光刻胶和多余的钝化层，然后用去离子水冲洗并在热高纯氮气下进行吹干。
111.(12)将步骤(11)中的得到的紫外光电探测器外延片进行划片，分离出一个独立的小器件，即得到非极性a面gan非对称型msm结构紫外光电探测器。
112.在本发明实施例中，该非极性a面gan基紫外光电探测器在反偏压下具有非常良好的低暗电流性能；且拥有良好的“可见盲”特性，对紫外光具有十分灵敏的探测能力，测试结果与实施例2类似，在此不再赘述。
113.实施例5：
114.本实施例提供了一种非极性a面gan非对称型msm结构紫外光电探测器的制备方法，具体包括：
115.(1)如图1所示，采用金属有机物化学气相沉积技术在r面蓝宝石衬底1上生长紫外光电探测器外延片，包括非极性a面aln缓冲层2、组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3和非极性a面gan外延层4，其中：
116.非极性a面aln缓冲层2生长在r面蓝宝石衬底上，厚度为200nm；
117.组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3生长在非极性a面aln缓冲层2上，厚度为600nm；
118.非极性a面gan外延层生长在组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层3上，厚度为4μm。
119.(2)将步骤(1)所得紫外光电探测器外延片进行表面清洁，依次采用丙酮，无水乙醇浸泡，并用超声清洗3min，清洗后采用去离子水冲洗，置于热高纯氮气中吹干。
120.(3)将步骤(2)所得紫外光电探测器外延片进行光刻：在紫外光电探测器外延片表面滴加适量的正性光刻胶，型号为rzj304，置于匀胶机中处理，在3600转/分钟的转速下匀胶30s，使表面的光刻胶厚度均匀覆盖，厚度为0.2μm；然后将涂覆好光刻胶的紫外光电探测器外延片进行前烘，在95℃下前烘90s，接着将其置于光刻机中，采用具有不对称电极的掩膜版进行对准，掩膜版的探测器参数为小电极宽度为5μm，大电极宽度为15μm，叉指间距为10μm，电极对数为8；随后进行曝光，曝光时间为15s。
121.(4)将步骤(3)曝光后的紫外光电探测器外延片置于正性显影液中浸泡60s，显影液型号为rzx3038；显影完毕后用去离子水进行清洗，然后用热高纯氮气吹干，再置于热板炉上进行后烘，烘烤时间为90s。
122.(5)经过步骤(4)得到的紫外光电探测器外延片置于显微镜下观察，确定电极区域的光刻胶已完全去除，只留下非电极区域的隔离图案。
123.(6)将步骤(5)所得紫外光电探测器外延片置于电子束蒸发设备中蒸镀电极，腔体内真空度保持在5
×
10-5
pa，先在0.1nm/s的蒸发速率下蒸发30nm厚的ni金属电极，然后在1nm/s蒸发速率下蒸发270nm厚的au金属电极，总电极厚度为300nm，蒸发完成后在900℃下退火30s，得到非对称肖特基叉指电极6，最后在900℃下退火80min。
124.(7)将步骤(6)所得的紫外光电探测器外延片进行去胶处理：待温度降至室温后，将其先后置于丙酮和无水乙醇中进行超声处理3min，然后用去离子水冲洗，并用热高纯氮气吹干。
125.(8)si3n4钝化层隔离图案制备：将步骤(7)所得紫外光电探测器外延片进行光刻：在紫外光电探测器外延片表面滴加适量的负性光刻胶，型号为rfj-210，置于匀胶机中处理，在3600转/分钟的转速下匀胶30s，使表面的光刻胶厚度均匀覆盖，厚度为0.2μm；然后将涂覆好光刻胶的紫外光电探测器外延片进行前烘，在95℃下前烘90s，接着将其置于光刻机中，采用具有不对称电极的掩膜版进行对准，随后进行曝光，曝光时间为15s；随后将曝光后的紫外光电探测器外延片置于显影液中浸泡60s，型号为rfx-2277；显影完毕后用去离子水进行清洗，然后用热高纯氮气吹干，再置于热板炉上进行后烘，烘烤时间为90s。
126.(9)将步骤(8)得到的紫外光电探测器外延片置于显微镜下观察，确定非电极区域的光刻胶已完全去除，只留下电极区域的隔离图案。
127.(10)采用等离子体辅助化学气相沉积法在所得紫外光电探测器外延片表面沉积一层160nm厚的si3n4钝化层5，沉积温度为850℃。
128.(11)将步骤(10)沉积后的紫外光电探测器外延片进行去胶处理：将其分别浸泡在丙酮和无水乙醇中进行超声处理3min，溶解外延片表面的光刻胶和多余的钝化层，然后用去离子水冲洗并在热高纯氮气下进行吹干。
129.(12)将步骤(11)中的得到的紫外光电探测器外延片进行划片，分离出一个独立的小器件，即得到非极性a面gan非对称型msm结构紫外光电探测器。
130.在本发明实施例中，非极性a面aln缓冲层、组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层和非极性a面gan外延层的厚度更大，能有效降低紫外光电探测器外延片的缺陷密度；而且叉指间距更宽，钝化层厚度更大，使的探测器的响应度在很大程度上的有所提高，拥有良好
的“可见盲”特性，对紫外光具有十分灵敏的探测能力；同时在反偏压下具有非常良好的低暗电流性能。
131.综上所述，本发明公开了一种非极性a面gan非对称型msm结构紫外光电探测器的制备方法，在r面蓝宝石衬底上依次生长非极性a面aln缓冲层、组分渐变的非极性a面al
x
ga
1-x
n缓冲层和非极性a面gan外延层，得到紫外光电探测器外延片；在紫外光电探测器外延片上沉积一层si3n4钝化层，制备电极沟道图案，并采用湿法刻蚀将电极凹槽处的钝化层刻蚀掉，随机在被刻蚀的部位沉积金属电极，形成肖特基接触的非对称msm电极结构，最后去除光刻胶，并进行划片分离器件。本发明还公开了另外一种制备方法，即先制备电极隔离图案，沉积金属电极，形成肖特基接触的非对称msm电极结构；再采用光刻技术将金属电极隔离，在未被金属电极覆盖的区域沉积一层si3n4钝化层，最后去除光刻胶，并进行划片分离器件。本发明实现了高性能非极性a面gan基紫外光电探测器的制备，提高了非极性a面gan基紫外光电探测器的响应率同时降低了器件的暗电流。
132.以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。