一种氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器制造技术

本实用新型专利技术涉及紫外探测器技术领域，具体涉及一种氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器。该紫外探测器包括底材、设置于底材上表面的复合层、以及对称卡设于复合层两侧的金属电极；复合层包括电极层、SiO2/Si3N4复合绝缘层、IGZO沟道层和纳米金属颗粒，SiO2/Si3N4复合绝缘层呈倒扣状包覆于电极层的表面；金属电极下表面与底材上表面连接；纳米金属颗粒在IGZO沟道层上表面的分布密度为1*10

An Oxide-based Thin Film Transistor Ultraviolet Detector

The utility model relates to the technical field of ultraviolet detectors, in particular to an oxide-based thin film transistor type ultraviolet detector. The ultraviolet detector consists of a substrate, a composite layer on the upper surface of the substrate, and metal electrodes symmetrically clamped on both sides of the composite layer. The composite layer consists of an electrode layer, a SiO 2/Si3N4 composite insulating layer, an IGZO channel layer and nano-metal particles. The SiO 2/Si3N4 composite insulating layer is inverted and coated on the surface of the electrode layer. The surface under the metal electrode is connected with the upper surface of the substrate. Distribution density of particles on the surface of IGZO channel layer is 1*10

【技术实现步骤摘要】
一种氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器
本技术涉及紫外探测器
，具体涉及一种氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器。
技术介绍
紫外探测是以紫外光辐射的大气传输与衰减的检测、以及高性能紫外光学传感器为基础的一门新技术，其应用范围非常广，包括用于自动化控制、火焰监控、污染监测、臭氧监测等，而在最尖端军事科技的紫外报警、紫外通信、宇宙飞船监测、识别宇宙射线监测、空间通讯、定位焊接以及工作于极其恶劣环境下的发动机监控等领域。虽然军事上、民用上都对紫外探测器有着迫切的需要，但目前市场上主流的光电倍增管和硅基紫外光电管，仍无法满足高性能、高可靠性的紫外探测的需求。光电倍增管需要在高电压下工作，而且体积笨重、易损坏，对于实际应用具有一定的局限性。硅基紫外光电管需要附带滤光片，这无疑会增加制造的复杂性并降低性能。因此，为了避免使用昂贵的滤光器，实现紫外探测器在太阳盲区下运行，以材料和制备技术较为成熟的SiC、GaN、ZnO为代表的宽禁带半导体紫外探测器引起了紫外探测领域的关注。目前，世界各国所研制的宽禁带半导体紫外探测器还未达到广泛的商品化程度，影响半导体紫外探测器性能的因素有很多，主要问题有以下几点：1)宽禁带半导体材料的生长技术；2)宽禁带半导体紫外探测器的关键工艺技术；3)探测器结构的设计与优化。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本技术的目的在于提供一种氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器，该紫外探测器采用薄膜晶体管型的特殊结构，使得紫外探测器的暗电流较小，当有紫外光照射时，IGZO沟道层能吸收紫外光产生光载流子，形成较大的源漏电流，形成紫外探测器的光电流，紫外探测敏感度高。本技术的目的通过下述技术方案实现：一种氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器，包括底材、设置于所述底材上表面的复合层、以及对称卡设于所述复合层两侧的金属电极；所述复合层包括电极层、SiO2/Si3N4复合绝缘层、IGZO沟道层和纳米金属颗粒，所述电极层的下表面与所述底材的上表面连接，所述SiO2/Si3N4复合绝缘层呈倒扣状包覆于所述电极层的表面，所述IGZO沟道层设置于所述SiO2/Si3N4复合绝缘层的上表面，所述纳米金属颗粒分布于所述IGZO沟道层的上表面；所述SiO2/Si3N4复合绝缘层的两侧和IGZO沟道层的两侧均与所述金属电极连接，所述金属电极的下表面与所述底材的上表面连接；所述纳米金属颗粒在IGZO沟道层上表面的分布密度为1*106-1*1012/cm2。进一步地，所述纳米金属颗粒为Au、Pt、Ag或Al，所述纳米金属颗粒的粒径为5-20nm。进一步地，所述底材为低阻Si片，所述低阻Si片的电阻率为0.01-3.0Ω·cm。进一步地，所述金属电极顶部的水平面低于所述IGZO沟道层顶部的水平面。进一步地，所述IGZO沟道层的平面面积小于所述SiO2/Si3N4复合绝缘层的平面面积。进一步地，所述IGZO沟道层的平面面积为所述SiO2/Si3N4复合绝缘层的平面面积的3/5至9/10。进一步地，所述SiO2/Si3N4复合绝缘层包括包覆于所述电极层表面的SiO2绝缘层和包覆于所述SiO2绝缘层表面的Si3N4绝缘层，所述SiO2绝缘层的厚度为100-150nm，所述Si3N4绝缘层的厚度为50-200nm。进一步地，所述IGZO沟道层的厚度为60-120nm。进一步地，所述金属电极为厚度在100-300nm的Al电极。本技术的有益效果在于：本技术的氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器，该紫外探测器采用薄膜晶体管型的特殊结构，使得紫外探测器的暗电流较小、响应时间短、灵敏度高，当有紫外光照射时，IGZO沟道层能吸收紫外光产生光载流子，形成较大的源漏电流，并产生光电流，使得紫外探测器的电导率增加，实现较高的紫外探测敏感度。附图说明图1是本技术的截面示意图。附图标记为：1—底材、2—电极层、3—SiO2/Si3N4复合绝缘层、4—IGZO沟道层、5—纳米金属颗粒、6—金属电极。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1对本技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本技术的限定。见图1，一种氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器，包括底材1、设置于所述底材上表面的复合层、以及对称卡设于所述复合层两侧的金属电极6；所述复合层包括电极层2、SiO2/Si3N4复合绝缘层3、IGZO沟道层4和纳米金属颗粒5，所述电极层2的下表面与所述底材1的上表面连接，所述SiO2/Si3N4复合绝缘层3呈倒扣状包覆于所述电极层2的表面，所述IGZO沟道层4设置于所述SiO2/Si3N4复合绝缘层3的上表面，所述纳米金属颗粒5分布于所述IGZO沟道层4的上表面；所述SiO2/Si3N4复合绝缘层3的两侧和IGZO沟道层4的两侧均与所述金属电极6连接，所述金属电极6的下表面与所述底材1的上表面连接；所述纳米金属颗粒5在IGZO沟道层4上表面的分布密度为1*106-1*1012/cm2。本实施例的紫外探测器采用薄膜晶体管型的特殊结构，使得紫外探测器的暗电流较小、响应时间短、灵敏度高，当有紫外光照射时，IGZO沟道层4吸收紫外光产生光载流子，形成较大的源漏电流，并产生光电流，使得紫外探测器的电导率增加，实现较高的紫外探测敏感度，用于紫外探测时量子率高，噪声低，响应速度快，光谱响应峰值在紫外波段，对波长大于400nm的可见光和红外光无阻碍的透过，可见光抑制比高，不需要另外加滤光片就能直接用来测量紫外线辐照强度，测量精度较高。而通过在IGZO沟道层4表面分布有纳米金属颗粒5，能有效提高探测器的灵敏度和响应时间，金属纳米颗粒相当于一个光学天线，可以克服衍射极限，将外部空间中的光辐射聚焦到纳米尺度的紫外探测器上，加强器件对紫外光的有效吸收，且采用纳米级金属颗粒修饰之后与IGZO沟道层4表面的接触面积相对较小，不会因颗粒之间的相连而造成氧化表面的短路现象，而且金属纳米粒子在吸收更多的外部空间辐射后，产生大量电子的集体振荡，在纳米颗粒与半导体材料界面，増强了光与物质相互作用，提髙了光电探测器的量子效率，提高了探测器的光电转化能力，降低了器件表面电容的影响，极大地提高了探测器的响应速度。而通过采用SiO2/Si3N4复合绝缘层3，能阻挡电极层2的金属杂质扩散到IGZO沟道层4或金属电极6中，也能阻挡IGZO沟道层4或金属电极6中的成分扩散到电极层2中，避免增大了紫外探测器的暗电流，进而避免影响了紫外探测器的灵敏度；其中，SiO2能阻挡层间成分的相互扩散，使各层的p-n结免受周围环境杂质的污染，而Si3N4的遮蔽能力强，既能掩蔽SiO2所能掩蔽的硼、磷、砷等杂质的扩散，并能掩蔽SiO2所不能掩蔽的镓、锌、氧等杂质的扩散，且介电强度高，具有较高的击穿电压和较薄的钝化膜，稳定性高，同时惰性低；通过将SiO2和Si3N4复合使用作为绝缘层，能使电子在SiO2/Si3N4复合绝缘层3中的导电速率较低，进而降低了紫外探测器的暗电流，有效阻止空穴和电子的注入，绝缘效果佳，稳定性高，提高了灵敏度。而实施例通过严格控制纳米金属颗粒在IGZO沟道层4上表面的分布密度，使得IGZO沟道层4表面的接触面积相对较小，不会因颗粒之间的相连而造成氧化表面的短本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器，其特征在于：包括底材、设置于所述底材上表面的复合层、以及对称卡设于所述复合层两侧的金属电极；所述复合层包括电极层、SiO2/Si3N4复合绝缘层、IGZO沟道层和纳米金属颗粒，所述电极层的下表面与所述底材的上表面连接，所述SiO2/Si3N4复合绝缘层呈倒扣状包覆于所述电极层的表面，所述IGZO沟道层设置于所述SiO2/Si3N4复合绝缘层的上表面，所述纳米金属颗粒分布于所述IGZO沟道层的上表面；所述SiO2/Si3N4复合绝缘层的两侧和IGZO沟道层的两侧均与所述金属电极连接，所述金属电极的下表面与所述底材的上表面连接；所述纳米金属颗粒在IGZO沟道层上表面的分布密度为1*10

【技术特征摘要】
1.一种氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器，其特征在于：包括底材、设置于所述底材上表面的复合层、以及对称卡设于所述复合层两侧的金属电极；所述复合层包括电极层、SiO2/Si3N4复合绝缘层、IGZO沟道层和纳米金属颗粒，所述电极层的下表面与所述底材的上表面连接，所述SiO2/Si3N4复合绝缘层呈倒扣状包覆于所述电极层的表面，所述IGZO沟道层设置于所述SiO2/Si3N4复合绝缘层的上表面，所述纳米金属颗粒分布于所述IGZO沟道层的上表面；所述SiO2/Si3N4复合绝缘层的两侧和IGZO沟道层的两侧均与所述金属电极连接，所述金属电极的下表面与所述底材的上表面连接；所述纳米金属颗粒在IGZO沟道层上表面的分布密度为1*106-1*1012/cm2。2.根据权利要求1所述的一种氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器，其特征在于：所述纳米金属颗粒为Au、Pt、Ag或Al，所述纳米金属颗粒的粒径为5-20nm。3.根据权利要求1所述的一种氧化物基薄膜晶体管型紫外探测器，其特征在于：所述底材为低阻Si片，所述低阻Si片的电阻率为0.01-3.0Ω·cm。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耿，刘敏霞，王红成，张绍强，郑华，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：新型
国别省市：广东,44