The invention belongs to the technical field of photoelectric detector, in particular relates to a preparation method of n ZnO based P I structure UV detector polarization induced hole method and its system based on. The detector of the invention comprises a substrate, a buffer layer, a n type ZnO layer, a I type ZnO insulating layer, a p type Mg component, a linearly graded MgZnO layer and a metal contact electrode deposited on the P and N layers. In the film structure, the buffer layer between the release substrate and N type ZnO layer stress effect, N type ZnO layer provides electronic, I type ZnO insulating layer to widen the depletion layer, P MgZnO layer Mg gradient component provides a hole. The metal negative electrode is fabricated on the N layer by means of electrode evaporation, and the metal anode is fabricated on the P layer. The invention utilizes the polarization field induced ionization hole provide layer: Mg component gradient linear gradient layer (MgZnO doped with N, P, ZnO) to solve the difficult problem of P type doping, the device has a wide application prospect in ultraviolet band.
【技术实现步骤摘要】
一种ZnO基p-i-n结构紫外探测器及其制备方法
本专利技术属于光电探测器
,具体涉及一种基于极化诱导空穴法的ZnO基p-i-n结构紫外探测器及其制备方法。
技术介绍
由于在民用上和军事上的巨大应用潜力,紫外探测器一直以来都受到了很广泛的关注。在民用领域,紫外探测器可用于海洋石油勘探、环境紫外线监测和森林火灾预警等方面;在军事应用上,紫外探测器可应用于导弹羽烟追踪、空间卫星通讯等方面。目前商业上成熟应用的紫外探测器有光电倍增管、Si探测器和宽禁带半导体GaN基探测器。对于光电倍增管,其正常工作需要外加高电压,因此增加了探测器的体积,不方便携带;对于Si探测器,由于Si的带隙约为1.12eV(~1100nm),因此需要外加昂贵的滤光片,增加了探测器的成本;对于宽禁带半导体GaN基紫外探测器,虽然具有方便携带的优点,但是由于GaN薄膜的生长温度高(通常在1000℃以上),需要高要求的生长设备,而且所生长的薄膜中位错等缺陷密度较高,因此也不利于高质量紫外探测器的实际应用。ZnO是另一种可以跟GaN媲美的宽禁带半导体,其禁带宽度接近,但ZnO的生长温度较低(通常在500℃左右即可),而且原材料价格便宜,制备的设备要求没有GaN材料严格,而且所制备器件的空间抗辐射性更强。一般情况下光电探测器可分为:光电导型、肖特基势垒型、雪崩型、PN结型和PIN结型。在这些光电探测器中,光电导型探测器虽然因为有源区中少数载流子陷阱效应而具有很高的光电流增益,但是却牺牲了器件的响应速度;肖特基势垒型探测器虽然具有响应速度快的优点,但是金属的接触势垒较低,暗电流较大,而且重复高效 ...
【技术保护点】
一种基于极化诱导空穴法的ZnO基p‑i‑n结构紫外探测器,其特征在于,包括:衬底,衬底上生长的缓冲层,缓冲层上生长的n型ZnO层,i型ZnO层,p型MgZnO层,以及n、p型层上的金属接触电极;其中,n型ZnO层的厚度为50 nm~5 μm,i型ZnO层的厚度为10 nm~500 nm,p型MgZnO层的厚度为10 nm~500 nm;在n型ZnO和p型MgZnO层上面的为金属接触电极;其中,p型MgZnO层为Mg组份梯度线性渐变的O极性MgZnO合金,利用梯度应变产生的极化场诱导离化空穴,产生高浓度的三维空穴气体。
【技术特征摘要】
1.一种基于极化诱导空穴法的ZnO基p-i-n结构紫外探测器,其特征在于,包括:衬底,衬底上生长的缓冲层,缓冲层上生长的n型ZnO层,i型ZnO层,p型MgZnO层,以及n、p型层上的金属接触电极;其中,n型ZnO层的厚度为50nm~5μm,i型ZnO层的厚度为10nm~500nm,p型MgZnO层的厚度为10nm~500nm;在n型ZnO和p型MgZnO层上面的为金属接触电极;其中,p型MgZnO层为Mg组份梯度线性渐变的O极性MgZnO合金,利用梯度应变产生的极化场诱导离化空穴,产生高浓度的三维空穴气体。2.根据权利要求1的基于极化诱导空穴法的ZnO基p-i-n结构紫外探测器,其特征在于,所述的衬底选自蓝宝石Al2O3、单晶硅Si、单晶氮化镓GaN、单晶砷化镓GaAs和单晶氧化镁MgO。3.根据权利要求1的基于极化诱导空穴法的ZnO基p-i-n结构紫外探测器,其特征在于,所述缓冲层是Mg、MgO、ZnO、BeO、BeZnO和MgZnO之中的一种或多种材料组成。4.根据权利要求1的基于极化诱导空穴法的ZnO基p-i-n结构紫外探测器,其特征在于,所述n型ZnO层为掺Ga或Al的ZnO,其电子浓度控制在1017/cm3~1020/cm3范围内。5.根据权利要求1的基于极化诱导空穴法的ZnO基p-i-n结构紫外探测器,其特征在于,所述i型ZnO层为高温生长的ZnO薄膜,其本征载流子浓度控制在1014/cm3~1016/cm3范围内。6.根据权利要求1的基于极化诱导空穴法的ZnO基p-i-n结构紫外探测器,其特征在于,所述p型MgZnO层为Mg组份梯度线性渐变的MgZnO薄膜,受主掺杂元素包括Li、Na、P、As或N,通过控制MgZnO层中Mg组份梯度渐变产生的极化场,利用极化场对空穴进行诱导离化,产生高浓度的三维空穴气,空穴浓度在1016/cm3~1019/cm3范围内。7.根据权利要求1的基于极化诱导空穴法的ZnO基p-i-n结构紫外探测器,其特征在于,所述接触金属电极选自钛、铝、镍、铂、金、银、钼、钽、钴、鋯和钨W单层金属或金属复合层;接触电极层的厚度为30nm~500nm,在接触电极上再蒸镀有一层10nm~500n...
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