一种自供电双波段紫外光电探测器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种自供电双波段紫外光电探测器件及其制备方法，制备方法包括：选取衬底；在衬底表面生长光吸收层；在光吸收层表面形成非对称的叉指电极。本发明专利技术提供的自供电双波段紫外光电探测器件具有(InxGa1‑x)2O3材料形成的光吸收层，在不同In组份的情况下，(InxGa1‑x)2O3材料的光学带隙发生变化(4.9～8.9eV)，在高In组份的情况下，(InxGa1‑x)2O3材料发生相的分离，产生两个光学带隙，对两个紫外光谱范围产生感应，从而实现双波段光信号的探测；非对称的叉指电极的势垒高度不一样，从而实现器件的自供电特性。

【技术实现步骤摘要】
一种自供电双波段紫外光电探测器件及其制备方法
本专利技术属于微电子
，具体涉及一种自供电双波段紫外光电探测器件及其制备方法。
技术介绍
紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后发展起来的又一军民两用光电探测技术。由于大气分子、原子的吸收和散射，紫外光，特别是对于波长小于300nm的日盲波段，在大气中的传播受到强烈的抑制，因此在地球表面的背景紫外光很弱，波段的背景干扰很小。紫外探测器能探测到飞机、火箭和导弹等飞行目标的尾焰或羽焰中释放出的大量紫外辐射，所以在军用方面可以用于空间防务和报警系统；在民用方面可用于火灾监控、汽车发动机监测、石油工业和环境污染的监测等，具有广阔的应用前景。紫外成像的探测器可大致分为两类：光阴极探测器和半导体探测器。光阴极探测器主要包括紫外真空二极管、分离型紫外光电倍增管、成像型紫外变像管、紫外增强器及紫外摄像管等。由于探测灵敏度高，光电倍增管在紫外探测方面已经获得了成功的应用，但由于其本身体积大、功耗大、工作电压高，需要滤光片，由此构成的紫外成像系统的体积也较大，而且功耗和成本都较高。半导体探测器是紫外成像型探测器发展的另一个重要方向。与光阴极探测器相比，半导体紫外探测不仅更紧凑，更坚固，具有更高的量子效率，驱动电压更低，而且还能在高温环境中获得更好的稳定性。但目前大部分光电探测器件都只能探测比较单一的光谱响应范围内的信号；然而，用于光波分复用技术、多光谱测量仪表以及激光警告等都需要能同时检测多个光谱响应范围内的光信号。因此，解决现有光电探测器件无法实现双波段光信号的探测和自供电的问题，发展多光谱响应范围和自供电的紫外光电探测器件对未来探测多波段信号具有很重要的意义。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种自供电双波段紫外光电探测器件及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种自供电双波段紫外光电探测器件的制备方法，包括以下步骤：选取衬底；在所述衬底表面生长光吸收层；在所述光吸收层表面形成非对称的叉指电极。在本专利技术的一个实施例中，在所述衬底表面形成光吸收层包括：将氧气和氩气作为溅射气体通入溅射腔；在预设磁控共溅射条件下，利用磁控共溅射工艺在所述衬底表面溅射(InxGa1-x)2O3材料形成所述光吸收层；在预设退火条件下，对所述光吸收层进行原位退火。在本专利技术的一个实施例中，所述氧气和所述氩气质量百分比纯度均为99.999％，所述氧气流量为5cm3/秒，所述氩气流量为20cm3/秒。在本专利技术的一个实施例中，选用质量比纯度大于99.99％的Ga2O3靶材和In2O3靶材作为溅射靶材；所述预设磁控共溅射条件为：衬底温度为610±5℃，真空度为4×10-4Pa-6×10-4Pa，所述Ga2O3靶材溅射功率为100W，所述In2O3靶材溅射功率为50W-90W，溅射靶材基距为5cm，溅射时长为1小时。在本专利技术的一个实施例中，在所述光吸收层表面形成非对称的叉指电极包括：将氩气作为溅射气体通入溅射腔；在预设磁控溅射条件下，采用非对称的叉指电极掩膜板，利用磁控溅射工艺在所述光吸收层表面溅射Au材料制备形成所述非对称的叉指电极。在本专利技术的一个实施例中，所述氩气质量百分比纯度为99.999％，所述氩气流量为20cm3/秒。在本专利技术的一个实施例中，选用质量比纯度大于99.99％的Au靶材作为溅射靶材；所述预设磁控溅射条件为：真空度为4×10-4Pa-6×10-4Pa，溅射靶材基距为5cm，工作电流为1A。在本专利技术的一个实施例中，一种自供电双波段紫外光电探测器件，包括由上述实施例所述的制备方法制成的衬底、光吸收层、叉指电极，其中，所述叉指电极为非对称结构，包括具有不同指宽的第一Au电极和第二Au电极。在本专利技术的一个实施例中，所述衬底(1)的厚度为200-600μm，所述光吸收层(2)的厚度为300±5nm，所述叉指电极(3)的厚度为120±5nm。在本专利技术的一个实施例中，所述第一Au电极(31)和所述第二Au电极(32)的指长为2800μm、指间距为200μm，所述第一Au电极(31)的指宽为400μm，所述第二Au电极(32)的指宽为200μm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、由本专利技术提供的制备方法制备形成的自供电双波段紫外光电探测器件具有(InxGa1-x)2O3材料形成的紫外光吸收层，在不同In组份的情况下，(InxGa1-x)2O3材料的光学带隙发生变化(4.9～8.9eV)，在高In组份的情况下，(InxGa1-x)2O3材料发生相的分离，产生两个光学带隙，对两个紫外光谱范围产生感应，从而实现双波段光信号的探测；2、由本专利技术提供的制备方法制备形成的自供电双波段紫外光电探测器件在制备时使用所述叉指电极掩膜板制备形成非对称的叉指电极，导致所述叉指电极的势垒高度不一样，产生电势差，给自由电子提供动能，从而实现所述器件的自供电特性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的制备自供电双波段紫外光电探测器件的设备结构图；图2为本专利技术实施例提供的一种自供电双波段紫外光电探测器件的制备方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种叉指电极掩膜板的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种自供电双波段紫外光电探测器件的截面结构示意图。图中，1、衬底；2、光吸收层；3、叉指电极；31、第一Au电极；32、第二Au电极；4、射频电源；5、靶材容器；6、靶材挡板；7、进气口；8、抽气管道；9、基片挡板；10、托盘；11、衬底加热盘；12、旋转机；13、溅射腔室。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的制备自供电双波段紫外光电探测器件的设备结构图。如图所示，该制备设备包括射频电源4、两个靶材容器5、两个靶材挡板6、进气口7、抽气管道8、基片挡板9、托盘10、衬底加热盘11、旋转机12以及溅射腔室13。射频电源4穿过溅射腔室13连接至靶材容器5，用于为溅射靶材提供电源。靶材容器5包括对称的分别放置Ga2O3靶材和In2O3靶材的两个靶材容器，两个靶材挡板6分别设置在两个靶材容器的上方。进气口7能够设置多个气体管道，分别通入不同的气体，在本实施例中，进气口7能够同时通入溅射气体氧气和氩气。抽气管道8连接至真空系统，用于对溅射腔室13进行抽真空。旋转机12的下端依次连接衬底加热盘11和托盘10，能够使得衬底加热盘11和托盘10同时旋转，以保证溅射过程中在衬底表面沉积薄膜的均匀性。请参见图2，图2为一种自供电双波段紫外光电探测器件的制备方法的流程示意图。一种自供电双波段紫外光电探测器件的制备方法，具体包括以下步骤：S1、选取衬底；本专利技术实施例中选取双面抛光、厚度为200μm-600μm的C面蓝宝石衬底，优选地，C面蓝宝石衬底的厚度为500μm。衬底选用蓝宝石的理由：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。C面是指蓝宝石的[0001]晶向，蓝宝石沿[0001]晶向生长的工艺成熟、成本相对较低，物化性能稳定。S2、在衬底表面生长光吸收层；具体地，步骤S2包括：S21、将氧气和氩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自供电双波段紫外光电探测器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选取衬底；在所述衬底表面生长光吸收层；在所述光吸收层表面形成非对称的叉指电极。

【技术特征摘要】
1.一种自供电双波段紫外光电探测器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选取衬底；在所述衬底表面生长光吸收层；在所述光吸收层表面形成非对称的叉指电极。2.根据权利要求1所述的自供电双波段紫外光电探测器件的制备方法，其特征在于，在所述衬底表面形成光吸收层的步骤包括：将氧气和氩气作为溅射气体通入溅射腔；在预设磁控共溅射条件下，利用磁控共溅射工艺在所述衬底表面溅射(InxGa1-x)2O3材料形成所述光吸收层；在预设退火条件下，对所述光吸收层进行原位退火。3.根据权利要求2所述的自供电双波段紫外光电探测器件的制备方法，其特征在于，所述氧气和所述氩气质量百分比纯度均为99.999％，所述氧气流量为5cm3/秒，所述氩气流量为20cm3/秒。4.根据权利要求2所述的自供电双波段紫外光电探测器件的制备方法，其特征在于，选用质量比纯度大于99.99％的Ga2O3靶材和In2O3靶材作为溅射靶材；所述预设磁控共溅射条件为：衬底温度为610±5℃，真空度为4×10-4Pa-6×10-4Pa，所述Ga2O3靶材溅射功率为100W，所述In2O3靶材溅射功率为50W-90W，溅射靶材基距为5cm，溅射时长为1小时。5.根据权利要求1所述的自供电双波段紫外光电探测器件的制备方法，其特征在于，在所述光吸收层表面形成非对称的叉指电极包括：将氩气作为溅射气体通入溅射腔；在预设磁控溅射...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾仁需，杨茜，董林鹏，余建刚，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61