一种Al组分过渡型日盲紫外探测器及其制备方法技术

本发明专利技术公布了一种Al组分过渡型日盲紫外探测器及其制备方法，Al组分过渡型日盲紫外探测器包括：衬底、缓冲层、AlGaN薄膜、过渡层、n型欧姆接触层、掺杂层、p型欧姆接触层、掩膜、n型电极、p型电极，Al组分过渡型日盲紫外探测器制备方法包括：生长缓冲层和AlGaN薄膜、过渡层制备、掩膜制备、n型欧姆接触层制备、掺杂层制备、p型欧姆接触层制备、电极制备、退火。本发明专利技术主要是解决现有AlGaN日盲紫外探测器存在的暗电流较高、AlGaN薄膜龟裂、载流子效率低的问题，通过设置缓冲层、过渡层、进行器件退火来避免AlGaN薄膜龟裂、降低暗电流，提供了一种暗电流低、响应速度快、探测效率高、日盲/紫外抑制比高的Al组分过渡型日盲紫外探测器及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种Al组分过渡型日盲紫外探测器及其制备方法
本专利技术涉及光电传感探测领域，尤其涉及Al组分过渡型日盲紫外探测器及其制备方法。
技术介绍
紫外探测器是光电传感器的一种，与其它光电传感器一样，也是基于光电效应发挥作用。所谓光电效应，是基于某些特殊物质受到光照时，其内部原子的电子活性，进而能够脱离原子核的束缚而能够流动，形成电流，产生电效应的现象。紫外探测器就是基于光电效应，在其收到紫外光照射时，会产生电效应，电阻减小，在外电压的作用下使得电路电流增大，由此将紫外光信号转化为电信号，并进行传递。与紫外光信号相比，电信号更易被传送和接收。紫外探测器对紫外光辐射很是敏感，可对紫外光做出高灵敏度、高效率的响应，主要对波长小于290nm进行响应。由于紫外探测器可以对极弱的紫外光做出响应，同时响应迅速准确、分辨率高的优点，现已在导弹预警、火焰传感、环境监测、紫外通信、宇航探测、指纹检查等民用和军事领域广泛应用。紫外探测器目前主要分为三种：光电真空探测器、光电导探测器、光伏探测器。GaN/AlGaN基日盲紫外探测器属于光电导探测器。制作日盲探测器的材料除GaN/AlGaN外还有4H-SiC、MgZnO等，但4H-SiC基紫外探测器存在量子效率低，带隙不可调制的缺点，而MgZnO基紫外探测器存在封装缺陷。GaN/AlGaN由于其本征日盲、优越的抗辐射能力和耐高温特性等优点，可以称得上是理想的制备材料，用其制备的紫外探测器已成为目前综合性能较好的紫外探测器，逐渐成为主流紫外探测器。GaN/AlGaN基日盲紫外探测器虽然与其他紫外探测器相比具备许多有点，但其也存在一些缺陷：(1)存在一定暗电流；(2)制备过程中AlGaN薄膜可能龟裂；(3)载流子效率有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有AlGaN日盲紫外探测器存在的暗电流较高、AlGaN薄膜龟裂、载流子效率低的问题，提供一种暗电流低、响应速度快、探测效率高、日盲/紫外抑制比高的Al组分过渡型日盲紫外探测器及其制备方法。本专利技术所采用的技术方案：一种Al组分过渡型日盲紫外探测器，包括：衬底、缓冲层、AlGaN薄膜、过渡层、n型欧姆接触层、掺杂层、p型欧姆接触层、掩膜、n型电极、p型电极，所述衬底为蓝宝石衬底，位于整个器件的最底部；所述缓冲层为高温AlN层，厚500nm，用以降低暗电流，避免AlGaN薄膜龟裂，位于衬底之上；所述AlGaN薄膜由外延生长在缓冲层的非故意掺杂Al0.4Ga0.6N形成，厚600nm，位于缓冲层之上；所述过渡层由AlGaN构成，厚20nm，该层的Al组分不是固定值，在0.4-0.6之间逐渐变化，靠近n端处Al组分为0.6，靠近p端处为0.4，中间部分Al组分逐渐变化，提高了载流子的效率，位于AlGaN薄膜之上；所述n型欧姆接触层由Al0.6Ga0.4N构成，厚200nm，位于过渡层之上；所述掺杂层由Mg掺杂的Al0.4Ga0.6N构成，厚90nm，位于过渡层之上；所述p型欧姆接触层由Al0.4Ga0.6N构成厚70nm，位于掺杂层之上；所述掩膜为SiO2保护层，厚120nm，覆盖于过渡层之上；所述n型电极位于n型欧姆接触层之上；所述p型电极位于p型欧姆接触层之上。一种Al组分过渡型日盲紫外探测器制备方法如下：生长缓冲层和AlGaN薄膜：二者生长方法不同，在蓝宝石衬底上通过生长制作缓冲层，在1000℃至1200℃之间的条件下，生长形成高绝缘的AlN层，然后在此基础上，在1100℃至1300℃之间的条件下，以1000的III/V流量比和10Pa至15Pa的之间的反应腔压力条件下，生长形成AlGaN薄膜。过渡层制备：在AlGaN薄膜之上通过多次不同能量和剂量的Al离子注入，形成Al组分含量由n端向p端逐渐变化的AlGaN，以减少Al组分的变化梯度，根据需要，注入次数为5-10次，注入能量为15-55keV，注入剂量为1×1013-1×1014ions/cm2。掩膜制备：掩膜也就是SiO2保护层，利用等离子增强化学气相沉积法进行SiO2淀积，将其淀积在整个过渡层上，以此形成掩膜，并通过光刻或腐蚀方法在掩模上为后续工艺留下相应的生长窗口。n型欧姆接触层制备：在掩膜上相应的生长窗口生长形成n型欧姆接触层，采用金属有机化合物气相沉积法，在生长制备过程中根据需要调节生长温度、源流量、反应室压强等参数，生长成所需的n型欧姆接触层。掺杂层制备：在掩膜上相应的生长窗口生长形成掺杂层，同样采用金属有机化合物气相沉积法，在生长制备过程中根据需要调节生长温度、源流量、反应室压强参数，生长成所需Mg含量的掺杂层。p型欧姆接触层制备：在掺杂层上采用金属有机化合物气相沉积法，调节相关参数生长形成p型欧姆接触层。电极制备：先通过电子束蒸发法分别在n型欧姆接触层、p型欧姆接触层上形成半透明的Ni/Au肖特基接触电极，再淀积Ti/Au层形成接触电极。退火：将整个器件至于N2中，在350℃的温度下快速退火150s。本专利技术的有益效果：(1)退火后性能更加稳定；(2)在缓冲层的保护下，AlGaN薄膜无龟裂，且光线透过截止于日盲区，杂质和点缺陷低；(3)优化的器件结构，使得器件暗电流低，载流子效率高。附图说明图1是本专利技术结构示意图。图中：1—衬底，2—缓冲层，3—AlGaN薄膜，4—过渡层，5—n型欧姆接触层，6—掺杂层，7—p型欧姆接触层，8—掩膜，9—n型电极，10—p型电极。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术进行详细说明。如图1所示，本专利技术的装置包括：衬底(1)、缓冲层(2)、AlGaN薄膜(3)、过渡层(4)、n型欧姆接触层(5)、掺杂层(6)、p型欧姆接触层(7)、掩膜(8)、n型电极(9)、p型电极(10)，所述衬底(1)为蓝宝石衬底，位于整个器件的最底部；所述缓冲层(2)为高温AlN层，厚500nm，用以降低暗电流，避免AlGaN薄膜(3)龟裂，位于衬底(1)之上；所述AlGaN薄膜(3)由外延生长在缓冲层(2)的非故意掺杂Al0.4Ga0.6N形成，厚600nm，位于缓冲层(2)之上；所述过渡层(4)由AlGaN构成，厚20nm，，该层的Al组分不是固定值，在0.4-0.6之间逐渐变化，靠近n端处Al组分为0.6，靠近p端处为0.4，中间部分Al组分逐渐变化，提高了载流子的效率，位于AlGaN薄膜(3)之上；所述n型欧姆接触层(5)由Al0.6Ga0.4N构成，厚200nm，位于过渡层(4)之上；所述掺杂层(6)由Mg掺杂的Al0.4Ga0.6N构成，厚90nm，位于过渡层(4)之上；所述p型欧姆接触层(7)由Al0.4Ga0.6N构成厚70nm，位于掺杂层(6)之上；所述掩膜(8)为SiO2保护层，厚120nm，覆盖于过渡层(4)之上；所述n型电极(9)位于n型欧姆接触层(5)之上；所述p型电极(10)位于p型欧姆接触层(7)之上。本专利技术制备方法如下：生长缓冲层(2)和AlGaN薄膜(3)：二者生长方法不同，在衬底(1)上通过生长制作缓冲层(2)，在1000℃至1200℃之间的条件下，利用高温生长形成高绝缘的AlN层，然后在此基础上，在1100℃至1300℃之间的条件下，以1000的III/V流量比和10Pa至15Pa的之间的反应腔压力生长形成AlGaN薄膜(3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al组分过渡型日盲紫外探测器，包括：衬底(1)、缓冲层(2)、AlGaN薄膜(3)、过渡层(4)、n型欧姆接触层(5)、掺杂层(6)、p型欧姆接触层(7)、掩膜(8)、n型电极(9)、p型电极(10)，其特征在于：所述衬底(1)为蓝宝石衬底，位于整个器件的最底部；所述缓冲层(2)为高温AlN层，位于衬底(1)之上；所述AlGaN薄膜(3)位于缓冲层(2)之上；所述过渡层(4)位于AlGaN薄膜(3)之上；所述n型欧姆接触层(5)位于过渡层(4)之上；所述掺杂层(6)位于过渡层(4)之上；所述p型欧姆接触层(7)位于掺杂层(6)之上；所述掩膜(8)覆盖于过渡层(4)之上；所述n型电极(9)位于n型欧姆接触层(5)之上；所述p型电极(10)位于p型欧姆接触层(7)之上。

【技术特征摘要】
1.一种Al组分过渡型日盲紫外探测器，包括：衬底(1)、缓冲层(2)、AlGaN薄膜(3)、过渡层(4)、n型欧姆接触层(5)、掺杂层(6)、p型欧姆接触层(7)、掩膜(8)、n型电极(9)、p型电极(10)，其特征在于：所述衬底(1)为蓝宝石衬底，位于整个器件的最底部；所述缓冲层(2)为高温AlN层，位于衬底(1)之上；所述AlGaN薄膜(3)位于缓冲层(2)之上；所述过渡层(4)位于AlGaN薄膜(3)之上；所述n型欧姆接触层(5)位于过渡层(4)之上；所述掺杂层(6)位于过渡层(4)之上；所述p型欧姆接触层(7)位于掺杂层(6)之上；所述掩膜(8)覆盖于过渡层(4)之上；所述n型电极(9)位于n型欧姆接触层(5)之上；所述p型电极(10)位于p型欧姆接触层(7)之上。2.如权利要求1所述的一种Al组分过渡型日盲紫外探测器，其特征在于：所述缓冲层(2)厚500nm。3.如权利要求1所述的一种Al组分过渡型日盲紫外探测器，其特征在于：所述AlGaN薄膜(3)由外延生长在缓冲层(2)的非故意掺杂Al0.4Ga0.6N形成，厚600nm。4.如权利要求1所述的一种Al组分过渡型日盲紫外探测器，其特征在于：所述过渡层(4)由AlGaN构成，厚20nm，该层的Al组分不是固定值，在0.4-0.6之间逐渐变化，靠近n端处Al组分为0.6，靠近p端处为0.4，中间部分Al组分逐渐变化。5.如权利要求1所述的一种Al组分过渡型日盲紫外探测器，其特征在于：所述n型欧姆接触层(5)由Al0.6Ga0.4N构成，厚200nm。6.如权利要求1所述的一种Al组分过渡型日盲紫外探测器，其特征在于：所述掺杂层(6)由Mg掺杂的Al0.4Ga0.6N构成，厚90nm。7.如权利要求1所述的一种Al组分过渡型日盲紫外探测器，其特征在于：所述p型欧姆接触层(7)由Al0.4Ga0.6N构成，厚70nm。8.如权利要求1所述的一种Al组分过渡型日盲紫外探测器，其特征在于：所述掩...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆海，周东，渠凯军，
申请(专利权)人：镇江镓芯光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32