本发明专利技术涉及一种基于氧化镓薄膜的紫外探测器件及其制备方法，具体是指一种基于金纳米粒子增强Ga2O3薄膜的紫外探测器及其制备方法。本发明专利技术是通过射频磁控溅射技术在Si衬底上沉积一层Ga2O3薄膜，然后在Ga2O3薄膜表面沉积一层金薄膜，将得到的金薄膜进行球化退火从而得到金颗粒，最后利用掩膜版在Au-Ga2O3薄膜上沉积一层金薄膜叉指电极。紫外探测器件的光电性能测试结果显示该器件具有良好的光电响应。本发明专利技术的优点是：所制备的基于金纳米粒子增强氧化镓薄膜的紫外探测器件性能稳定，反应灵敏，暗电流小，具有好的潜在应用；另外，该制备方法具有工艺可控性强，操作简单，普适性好，且重复测试具有可恢复性等特点，具有很大的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种基于氧化镓薄膜的紫外探测器件，具体是指一种基于金纳米粒子增强Ga2O3薄膜的紫外探测器及其制备方法。技术背景随着紫外探测技术的发展，紫外探测器越来越受到人们的重视。之前在商业和军事上应用较多的有光电倍增管。光电倍增管需要在高电压下工作，并且体积笨重、容易损坏，对实际应用有很大的局限性。宽禁带半导体材料具有优越的物理化学特性和潜在的技术优势，用它们制作的器件在高频、高温、高功率和短波长应用方面具有优越的工作特性，使得它们在军用、民用领域有更好的发展前景，一直受到半导体业界人士的关注。随着单晶生长技术和异质结外延技术的突破，使得宽禁带半导体紫外探测器件(例如SiC、GaN、ZnO等)的研制和应用得到迅速的发展。P-Ga2O3是一种具有深紫外特性的半导体材料，200nm的P-Ga2O3薄膜在紫外光区域能达到80%以上的透过率，弥补了传统TCO材料在深紫外区域透过性低的缺点；而且因为比较宽的带隙，0-Ga2O3能够发出较短波长的光，在通过掺杂Mn、Cr、Er等稀土元素的情况下，还能够用来制作深紫外光电器件。本专利利用射频磁控溅射方法制备了金纳米粒子增强β-Ga2O3薄膜结构，并通过微纳米加工技术进一步组装成紫外光电探测器。该器件具有良好的光电响应，稳定性好，反应灵敏，加工工艺重复性好，结构牢固等优点，具有很大的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种灵敏度高、稳定性好、响应时间短、探测能力强的。本专利技术的技术方案为:—种基于金纳米粒子增强氧化镓薄膜的紫外探测器件，其特征在于由Ga2O3薄膜、金纳米颗粒、η型Si衬底以及金叉指电极组成。如图1所示为本专利技术设计的金纳米粒子增强氧化镓薄膜的紫外探测器件的示意图，所述的金纳米粒子增强氧化镓薄膜结构为在Ga2O3薄膜表面生长金纳米粒子，制成具有等离激元共振增强效应的紫外光电探测器件。所述的η型Si衬底作为制备金纳米粒子增强氧化镓薄膜的衬底。所述一种基于金纳米粒子增强氧化镓薄膜的紫外探测器的制备方法，采用微纳米加工技术，步骤如下:1.η型Si衬底预处理:将η型Si衬底放入V(HF): V(H2O2 ) = 1: 5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥； 2.放置靶材和衬底:把Ga2O3靶材放置在射频磁控溅射系统的靶台位置，将步骤I)处理后的η型Si衬底固定在样品托上，放进真空腔；3.Ga2O3薄膜沉积过程:先将腔体抽真空，加热η型Si衬底，通入氩气，调整真空腔内的压强;其中，Ga2O3革E材与η型Si衬底的距离设定为5厘米，派射功率为60-80W，沉积时间为1-2小时；4.金纳米粒子制备过程:先将腔体抽真空，加热步骤3)得到的Ga203-n型Si衬底，通入氩气，调整真空腔内的压强;其中，金靶材与η型Si衬底的距离设定为5厘米，溅射功率为40-60W，沉积时间为10-30秒;然后将金薄膜转移到高温炉中退火，得到金纳米颗粒，退火温度为450°C，退火时间为1-2小时；5.器件电极的制备:利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在Ga2O3薄膜上面沉积一层厚度为100纳米的金薄膜叉指电极作为测量电极。优选的，所述的步骤3中，η型Si衬底的加热温度为700°C，腔体抽真空后的电离度为1.0\10—兮&，真空腔调整后的压强为1-3?&，6&203靶材与11型31衬底的距离设定为5厘米，溅射功率为70w，沉积时间为1-1.5小时。优选的，所述的步骤4中，Ga2O3-1i型Si衬底的加热温度为25°C，腔体抽真空后的电离度为1.0 X 10—4Pa,真空腔调整后的压强为0.1-0.5Pa，金靶材与ITO衬底的距离设定为5厘米，溅射功率为50w，沉积时间为10-30秒，退火温度为450°C，退火时间为1_2小时。对构建的基于金纳米粒子增强氧化镓薄膜的紫外探测器进行光电性能测试是将探针点在叉指电极两端，电极之间加电压0.5伏特，测得金纳米粒子增强氧化镓薄膜的1-t特性曲线，通过控制紫外光(254nm)照射的开关发现器件具有良好的光电响应。本专利技术的优点:1、本专利技术制备过程中，所制备的基于金纳米粒子增强氧化镓薄膜具有优良的光电特性；2、本专利技术所制备的紫外探测器具有金纳米粒子-Ga2O3薄膜结构，在紫外光照下，迅速产生大量电子与空穴，衰减时复合迅速且完全，提高了探测器的灵敏度；3、本专利技术制备的紫外探测器性能稳定，反应灵敏，暗电流小，可应用于火灾报警、尚压线电晕等探测；4、本专利技术采用微纳米加工技术制备基于金纳米粒子增强氧化镓薄膜的紫外探测器，工艺可控性强，操作简单，且重复测试具有可恢复性。【附图说明】图1是本专利技术方法设计的基于金纳米粒子增强氧化镓薄膜的示意图。图2是用本专利技术方法制得的基于金纳米粒子增强氧化镓薄膜的扫描电镜(SEM)照片。图3是用本专利技术方法测得基于金纳米粒子增强氧化镓薄膜的紫外探测器的电极电压为2V的V-1曲线图。图4是用本专利技术方法测得基于金纳米粒子增强氧化镓薄膜的紫外探测器的电极电压为0.5V的1-t曲线图。【具体实施方式】以下结合实例进一步说明本专利技术。实施例1步骤如下:I.η型Si衬底预处理:将η型Si衬底放入V(HF): V(H2O2) = 1: 5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥； 2.放置靶材和衬底:把Ga2O3靶材放置在射频磁控溅射系统的靶台位置，将步骤I)处理后的η型Si衬底固定在样品托上，放进真空腔；3.Ga2O3薄膜沉积过程:先将腔体抽真空，加热η型Si衬底，通入氩气，调整真空腔内的压强;其中，Ga2O3靶材与η型Si衬底的距离设定为5厘米，溅射功率为60W，沉积时间为I小时；4.金纳米粒子制备过程:先将腔体抽真空，加热步骤3)得到的Ga203-n型Si衬底，通入氩气，调整真空腔内的压强;其中，金靶材与η型Si衬底的距离设定为5厘米，溅射功率为50W，沉积时间为20秒；然后将金薄膜转移到高温炉中退火，得到金纳米颗粒，退火温度为450°C，退火时间为I小时；5.器件电极的制备:利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在Ga2O3薄膜上面沉积一层厚度为100纳米的金薄膜叉指电极作为测量电极。将步骤4中所得金纳米粒子/Ga2O3薄膜放进扫描电镜(SEM)中观察，发现金纳米粒子分布均匀，尺寸为20-30nm(如图2)。在金纳米粒子增强氧化镓薄膜的的叉指电极两端施加电压进行光电性能测量，测量示意图如图1，其V-1和1-t曲线如图3和图4所示。图3的V-1曲线中出现了明显的金纳米粒子等离激元共振增强效应，增加了信号探测的强度。当外加电压为2伏特并在254nm紫外光的照射下，紫外光相应电流明显增大。由于表面等离激元作用，嵌有贵金属的纳米粒子的宽禁带半导体复合结构的光电性能可以得到极大的提高，导电性增强。图4中的1-t曲线是在0.当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于金纳米粒子增强氧化镓薄膜的紫外探测器件，其特征在于由Ga2O3薄膜、金纳米颗粒、n型Si衬底以及金叉指电极组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇徽，朱为康，王顺利，李小云，李培刚，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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