氧化镓深紫外光电探测器及其制备方法

本发明提供一种氧化镓深紫外光电探测器及其制备方法，属于光电探测器。

背景技术：

1、深紫外(duv)光电探测器具有将紫外直接转化为电信号的优点，近年来受到广泛关注，在紫外成像、保密通信、生物探测、军事探测等领域发挥着重要作用。由于duv光电探测器要求灵敏度高、响应速度快、暗电流低等突出特点，各种宽带隙半导体已扩展到duv领域，ga2o3因其适合的直接带隙～4.90ev、高击穿电场～8mv/cm、出色的热稳定性以及高吸收系数等被认为是duv光电探测器应用的理想候选材料。与一维材料和体材料相比，ga2o3薄膜具有器件集成容易、重复性好、大面积制备等优点。尽管基于ga2o3薄膜的duv光电探测器的研制已经取得了重大进展，但这些器件的性能仍低于预期，如较大的暗电流、较低的光暗电流比以及显著的持续光导效应等。因此，由于暗电流和光响应特性的退化，通过有效的方法构建低暗电流、高光暗电流比、快速响应恢复速度的ga2o3薄膜duv光电探测器是一个挑战。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种氧化镓深紫外光电探测器及其制备方法，通过不同掺杂的ga2o3薄膜，调控工艺参数，制备高性能duv光电探测器，解决器件的暗电流较大，光电流较小，灵敏度不够高以及光暗电流比较低的问题，同时实现低暗电流、高光电流、高灵敏度以及光暗电流比。此外，在牺牲部分光暗电流比的前提下，可进一步提高器件光电流。

2、具体技术方案为：

3、氧化镓深紫外光电探测器，包括双抛蓝宝石衬底，双抛蓝宝石衬底上镀有掺杂ga2o3薄膜；掺杂ga2o3薄膜上设有金属铝电极。

4、氧化镓深紫外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

5、s1、对双抛蓝宝石衬底进行清洗；

6、先利用丙酮、乙醇依次超声10分钟，去除有机污染物，重复此过程两遍，用冷去离子水清洗；然后将超声后的双抛蓝宝石衬底浸泡在酸溶液中，酸溶液中5min，酸溶液中h3po4：h2so4为1ml：3ml；去除氧化物和金属杂质，再用冷去离子水超声清洗10min，最后用氮气吹干。

7、s2、将清洗后的双抛蓝宝石衬底迅速放入真空沉积室中，使用的真空沉积技术有三种：等离子体原子层沉积、射频磁控溅射以及脉冲激光沉积，分别使用这三种沉积技术沉积x-doped ga2o3，形成掺杂ga2o3薄膜；

8、掺杂的种类x：锡(sn)、铟(in)和硅(si)，生长的氧化镓薄膜厚度为100nm，x-dopedga2o3的掺杂浓度及其生长条件可调；

9、s3、将镀膜的双抛蓝宝石衬底放入真空热蒸发设备中，结合图形化掩膜版，沉积300nm厚的铝，作为器件的电极即金属铝电极。

10、本发明通过调控掺杂的比例，可提高深紫外探测器光电流，同时降低暗电流，并提高光暗电流比。

技术特征：

1.氧化镓深紫外光电探测器，其特征在于，包括双抛蓝宝石衬底(1)，双抛蓝宝石衬底(1)上镀有掺杂ga2o3薄膜(2)；掺杂ga2o3薄膜(2)上设有金属铝电极(3)。

2.根据权利要求1所述的氧化镓深紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的氧化镓深紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，s1清洗的方法为；

4.根据权利要求2所述的氧化镓深紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，s2中真空沉积技术采用等离子体原子层沉积、射频磁控溅射或者脉冲激光沉积。

5.根据权利要求2所述的氧化镓深紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，掺杂的种类x：锡sn、铟in和硅si。

6.根据权利要求2所述的氧化镓深紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，掺杂ga2o3薄膜(2)厚度为100nm，x-doped ga2o3的掺杂浓度及其生长条件可调。

7.根据权利要求2所述的氧化镓深紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，s3中沉积300nm厚的铝。

技术总结
本发明提供一种氧化镓深紫外光电探测器及其制备方法，包括双抛蓝宝石衬底，双抛蓝宝石衬底上镀有掺杂Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;薄膜；掺杂Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;薄膜上设有金属铝电极。对双抛蓝宝石衬底进行清洗；使用的真空沉积技术沉积X‑doped Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;，形成掺杂Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;薄膜；将镀膜的双抛蓝宝石衬底放入真空热蒸发设备中，结合图形化掩膜版，沉积金属铝电极。本发明通过调控掺杂的比例，可提高深紫外探测器光电流，同时降低暗电流，并提高光暗电流比。

技术研发人员：连水养,王尘,范慧晨,范伟航
受保护的技术使用者：厦门理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14