一种ZnMgO紫外探测器制造技术

本发明专利技术提供了一种ZnMgO紫外探测器，包括：ZnMgO薄膜层；所述ZnMgO薄膜层的晶体结构为立方相；所述ZnMgO薄膜层按照以下方法制备：以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中生长ZnMgO薄膜层。与现有技术相比，本发明专利技术使用金属有机化合物化学气相沉积法制备ZnMgO薄膜，其气流与衬底平行，且生长温度较低，使制备得到的ZnMgO薄膜层具有结晶质量高，不出现分相，吸收截至边陡峭等特点，进而使包含ZnMgO薄膜层的紫外探测器具有较好的光效应能力，无需调解ZnMgO薄膜层的光吸收截止边即可调节器件的光响应截止边，而且制备工艺简单，反应过程容易控制。

A ZnMgO Ultraviolet Detector

The invention provides a zinc MgO ultraviolet detector, which comprises: a zinc MgO film layer; the crystal structure of the zinc MgO film layer is cubic phase; the zinc MgO film layer is prepared according to the following methods: using organic zinc compound as zinc source, organic magnesium compound as magnesium source, and setting up a metal organic compound chemical vapor deposition device with oxygen. ZnMgO thin films were grown in the preparation process. Compared with the prior art, the ZnMgO thin film is prepared by chemical vapor deposition of organometallic compounds. The gas flow is parallel to the substrate and the growth temperature is low. The prepared ZnMgO thin film has the characteristics of high crystallization quality, no phase separation and steep absorption to the edge, thus making the ultraviolet containing the ZnMgO thin film layer. The detector has good optical effect ability. It can adjust the optical response cut-off edge of the device without adjusting the optical absorption cut-off edge of the ZnMgO film. Moreover, the preparation process is simple and the reaction process is easy to control.

【技术实现步骤摘要】
一种ZnMgO紫外探测器
本专利技术属于半导体光电探测器
，尤其涉及一种ZnMgO紫外探测器。
技术介绍
紫外探测技术可用于军事通信、导弹尾焰探测、火灾预警、环境监测、生物效应等方面，无论在军事上还是在民用上都有广泛的应用。由于大气层的强烈吸收，使得太阳辐射中波长低于280nm的紫外线在地表几乎不存在，这一紫外波段被形象的称为日盲波段。工作在这一波段的日盲紫外探测器不受太阳辐射的干扰，具有更高的灵敏度，可用于导弹预警等方面，因此受到了人们广泛的关注。己投入商用的紫外探测器主要有硅探测器、光电倍增管和半导体探测器。硅基紫外光电管需要附带滤光片，光电倍增管则需要在高电压下工作，而且体积笨重、效率低、易损坏且成本较高，对于实际应用有一定的局限性。相对硅探测器和光电倍增管来说，由于半导体材料具有携带方便、造价低、响应度高等优点而备受关注。目前研究较多的半导体材料主要有III-V族的合金AlGaN和II-VI族的合金ZnMgO。目前报道的GaN通过掺入铝能把能带调宽到日盲区，并制作成MSM和p-n等结构的探测器。但是AlGaN的生长温度高，而且高铝组份的合金结晶质量差。ZnMgO由于具有宽的带隙调节范围(从3.37eV到7.8eV)、强的抗辐射能力、高的电子饱和漂移速度、匹配的单晶衬底(ZnO和MgO)、容易合成、无毒无害、资源丰富和环境友好等优势，是制备宽禁带紫外探测器，特别是日盲紫外探测器的候选材料之一。当ZnMgO薄膜材料中的Mg组分比例较高时，其带隙也相对较高，材料呈立方相结构，而Mg组分比例较低时，其带隙也相对较低，材料呈成六角相结构，但当其带隙位于日盲区域时，Mg的组分比例与Zn的组分比例大致接近，材料可能会出现分相，从而影响薄膜的晶体质量与器件的综合性能。如何解决分相的问题，是ZnMgO基日盲紫外探测器制备所面临的关键科学问题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种ZnMgO紫外探测器，该紫外探测器中的ZnMgO薄膜具有单一立方相。本专利技术提供了一种ZnMgO紫外探测器，包括：ZnMgO薄膜层；所述ZnMgO薄膜层的晶体结构为立方相；所述ZnMgO薄膜层按照以下方法制备：以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中生长ZnMgO薄膜层。优选的，所述ZnMgO薄膜层的吸收截至边为220～240nm。优选的，所述ZnMgO薄膜层的厚度为100～600nm。优选的，所述ZnMgO紫外探测器的光响应截止边为275～350nm。优选的，包括：衬底；设置于衬底上的ZnMgO薄膜层；设置于ZnMgO薄膜层上的电极层。优选的，还包括设置于叉指电极上的电极粒。优选的，所述有机锌化合物为二乙基锌和/或二甲基锌；所述有机镁化合物为二甲基二茂镁和/或二茂镁。优选的，所述有机锌化合物以第一保护气体作为载气；所述第一保护气体的流速为10～20ml/min；所述有机镁化合物以第二保护气体作为载体；所述第二保护气体的流速为10～100ml/min；所述氧气的流速为150～1850ml/min。优选的，所述生长的温度为350℃～550℃；所述生长的时间为0.5～5h；所述生长的真空度为1×104～3×104Pa。优选的，生长结束后，降温至室温，得到ZnMgO薄膜；所述降温的速率为1～15℃/min。本专利技术提供了一种ZnMgO紫外探测器，包括：ZnMgO薄膜层；所述ZnMgO薄膜层的晶体结构为立方相；所述ZnMgO薄膜层按照以下方法制备：以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中生长ZnMgO薄膜层。与现有技术相比，本专利技术使用金属有机化合物化学气相沉积法制备ZnMgO薄膜，其气流与衬底平行，且生长温度较低，使制备得到的ZnMgO薄膜层具有结晶质量高，不出现分相，吸收截至边陡峭等特点，进而使包含ZnMgO薄膜层的紫外探测器具有较好的光效应能力，无需调解ZnMgO薄膜层的光吸收截止边即可调节器件的光响应截止边，而且制备工艺简单，反应过程容易控制。附图说明图1为本专利技术提供的ZnMgO紫外光探测器的结构示意图；图2为本专利技术实施例1～2中得到的ZnMgO薄膜层的紫外-可见光吸收光谱图；图3为本专利技术实施例1～2中得到的ZnMgO紫外探测器的光响应谱图；图4为本专利技术实施例5中得到的ZnMgO薄膜的扫描电镜照片；图5为本专利技术实施例5中得到的ZnMgO薄膜的X射线衍射谱图；图6为本专利技术实施例5中得到的ZnMgO薄膜的紫外-可见光吸收光谱图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种ZnMgO紫外探测器，包括：ZnMgO薄膜层；所述ZnMgO薄膜层的晶体结构为立方相；所述ZnMgO薄膜层按照以下方法制备：以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中生长ZnMgO薄膜层。其中，本专利技术对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。按照本专利技术，所述ZnMgO紫外探测器优选包括：衬底；设置于衬底上的ZnMgO薄膜层；设置于ZnMgO薄膜层上的电极层。其中，所述衬底为本领域技术人员熟知的衬底即可，并无特殊的限制，本专利技术中优选为蓝宝石衬底、表面覆盖后二氧化硅层的硅片或石英玻璃；所述衬底优选经清洗干燥后再用于生长ZnMgO薄膜层；所述清洗的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，本专利技术中优选为依次使用三氯乙烯、丙酮与乙醇清洗；所述干燥优选采用干燥的氮气吹干。所述衬底上设置有ZnMgO薄膜层，所述ZnMgO薄膜层的晶体结构为立方相；所述ZnMgO薄膜层的吸收截至边优选为220～240nm，更优选为位于230nm附近，且所述吸收截至边十分陡峭；所述ZnMgO薄膜层的厚度优选为100～600nm，更优选为200～500nm，再优选为300～500nm，最优选为400nm；所述ZnMgO薄膜层中Mg的摩尔百分数优选为Zn与Mg的摩尔比优选为(1～4)：(9～6)，更优选为(1.5～4)：(8.5～5)，再优选为(1.8～4)：(8.2～5)，最优选为(1.8～3.9)：(8.2～6.1)；在本专利技术提供的一些实施例中，所述Zn与Mg的摩尔比优选为3：7；在本专利技术提供的一些实施例中，所述Zn与Mg的摩尔比优选为1.8：8.2；在本专利技术提供的另一些实施例中，所述Zn与Mg的摩尔比优选为3.9：6.1。所述ZnMgO薄膜层按照以下方法制备：以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中生长ZnMgO薄膜。其中，所述有机锌化合物为本领域技术人员熟知的有机锌化合物即可，并无特殊的限制，本专利技术中优选为二烷基锌，更优选为烷基碳原子数为1～5的二烷基锌，再优选为二乙基锌和/或二甲基锌；所述有机镁化合物为本领域技术人员熟知的有机镁化合物即可，并无特殊的限制，本专利技术中优选为二茂镁和/或二烷基二茂镁；所述二烷基二茂镁中烷基的碳原子数优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种ZnMgO紫外探测器，其特征在于，包括：ZnMgO薄膜层；所述ZnMgO薄膜层的晶体结构为立方相；所述ZnMgO薄膜层按照以下方法制备：以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中生长ZnMgO薄膜层。

【技术特征摘要】
1.一种ZnMgO紫外探测器，其特征在于，包括：ZnMgO薄膜层；所述ZnMgO薄膜层的晶体结构为立方相；所述ZnMgO薄膜层按照以下方法制备：以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中生长ZnMgO薄膜层。2.根据权利要求1所述的ZnMgO紫外探测器，其特征在于，所述ZnMgO薄膜层的吸收截至边为220～240nm。3.根据权利要求1所述的ZnMgO紫外探测器，其特征在于，所述ZnMgO薄膜层的厚度为100～600nm。4.根据权利要求1所述的ZnMgO紫外探测器，其特征在于，所述ZnMgO紫外探测器的光响应截止边为275～350nm。5.根据权利要求1所述的ZnMgO紫外探测器，其特征在于，包括：衬底；设置于衬底上的ZnMgO薄膜层；设置于ZnMgO薄膜层上的电极层。6.根据权利要求5所述的ZnMgO紫外探测器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星，刘可为，李炳辉，张振中，申德振，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22