一种ZnO基p‑i‑n结构紫外探测器及其制备方法技术

本发明专利技术属于光电探测器技术领域，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。本发明专利技术探测器包括衬底、缓冲层、n型ZnO层、i型ZnO绝缘层、p型Mg组份梯度线性渐变的MgZnO层以及在p、n型层上沉积的金属接触电极。在薄膜结构中，缓冲层起到释放衬底与n型ZnO层之间应力的作用，n型ZnO层提供电子，i型ZnO绝缘层起到加宽耗尽层的作用，p型渐变Mg组份的MgZnO层则提供空穴。通过电极蒸镀的方法在n型层上制作金属负极，在p型层上制作金属正极。本发明专利技术利用极化场诱导离化的空穴提供层：Mg组份梯度线性渐变的MgZnO层（掺N、P等），解决了ZnO材料p型掺杂困难的问题，该器件在紫外波段具有广泛的应用前景。

A n ZnO based P I structure ultraviolet detector and its preparation method

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），而本文档来自技高网...

【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...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏龙兴，方晓生，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31