基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于(AlxGa1‑x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器及其制备方法，所述制备方法包括：选取蓝宝石作为衬底材料；在所述衬底材料表面生长(AlxGa1‑x)2O3形成光吸收层；采用掩模版在所述光吸收层表面形成不对称叉指电极，以完成所述MSM结构的紫外光电探测器的制备。通过这种制备方法，可以得到一种高Al组分的紫外光电探测器，从而会产生两个光学带隙，即对两个紫外光谱范围产生感应，有利于同一个探测器在两个光波波段的检测，提高紫外光电探测器的利用。

【技术实现步骤摘要】
基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器及其制备方法
本专利技术属于微电子
，具体涉及一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着科学技术的发展、光电技术的成熟，紫外光电探测器在民用和军事领域得到了广泛的应用。目前常用的紫外光电探测器是MOS(金属-氧化物-半导体)结构，这种结构的紫外光电探测器都只能探测比较单一的光谱响应范围内的信号。然而，用于光波分复用技术、多光谱测量仪表以及激光警告等都需要能同时检测两个及以上光谱响应范围内的光信号；因此发展两个及以上光谱响应范围的紫外光电探测器对未来探测多波段信号具有很重要的意义。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的一个实施例提供了一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器的制备方法，包括：选取蓝宝石作为衬底材料；在所述衬底材料表面生长(AlxGa1-x)2O3层形成光吸收层；采用掩模版在所述光吸收层表面形成不对称叉指电极，以完成所述MSM结构的紫外光电探测器的制备。在本专利技术的一个实施例中，选取蓝宝石作为衬底材料，包括：选取c面蓝宝石作为衬底材料。在本专利技术的一个实施例中，在所述衬底材料表面生长(AlxGa1-x)2O3形成光吸收层，包括：对磁控溅射设备的溅射腔体进行抽真空后通入氩气和氧气；以化合物陶瓷靶材作为第一溅射靶材，在所述衬底材料表面生长(AlxGa1-x)2O3形成光吸收层。在本专利技术的一个实施例中，所述化合物陶瓷靶材为Ga2O3和Al2O3。在本专利技术的一个实施例中，Ga2O3的溅射功率为100W；Al2O3的溅射功率为50～90W。在本专利技术的一个实施例中，(AlxGa1-x)2O3中x的取值范围为0.52～0.7。在本专利技术的一个实施例中，采用掩模版在所述光吸收层表面形成不对称叉指电极，包括：对磁控溅射设备的溅射腔体进行抽真空后通入氩气；以金属材料作为第二溅射靶材，在所述光吸收层表面形成不对称叉指电极。在本专利技术的一个实施例中，所述金属材料为Au、Al、Ni、Pt或Ti。在本专利技术的一个实施例中，所述掩膜版为不对称叉指掩膜版。本专利技术的另一个实施例提供了一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器，所述紫外光电探测器由上述实施例中任一所述的方法制备形成；所述紫外光电探测器包括：由下至上竖直分布的衬底层、光吸收层、不对称叉指电极。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术由于采用了磁控共溅法可以控制(AlxGa1-x)2O3中Al的含量，紫外光电探测器在高Al组份的情况下，(AlxGa1-x)2O3会发生相的分离，从而会产生两个光学带隙，即对两个紫外光谱范围产生感应，有利于同一个探测器在两个光波波段的检测，提高紫外光电探测器的利用；2、本专利技术的紫外光电探测器由于采用了不对称的叉指掩模版，使得形成的电极具有不对称性，从而导致两边的势垒高度不一样，因而形成自供电特性，并且在很大程度上提高了紫外光电探测器的灵敏度。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器的制备方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器的截面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器的俯视结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种制备(AlxGa1-x)2O3的设备结构图；图5为本专利技术实施例提供的一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器的叉指掩模版结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一：MSM结构是指金属-半导体-金属结构，MSM结构的紫外光电探测器是指金属-半导体-金属型紫外光电探测器。这种结构是由平面线型叉指电极和半导体材料形成“背靠背”的双肖特基势垒。MSM型紫外光电探测器不需要进行p型掺杂，具有响应度高、速度快、随偏压变化小、制备工艺简单、造价低、易于单片集成等优点。请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器的制备方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：步骤a：选取蓝宝石作为衬底材料；步骤b：在所述衬底材料表面生长(AlxGa1-x)2O3形成光吸收层；步骤c：采用掩模版在所述光吸收层表面形成不对称叉指电极，以完成所述MSM结构的紫外光电探测器的制备。在一个具体实施例中，选取c面蓝宝石作为衬底材料。在一个具体实施例中，步骤b可以包括以下步骤：步骤b1：对磁控溅射设备的溅射腔体进行抽真空后通入氩气和氧气；步骤b2：以化合物陶瓷靶材作为第一溅射靶材，在所述衬底材料表面生长(AlxGa1-x)2O3形成光吸收层。其中，所述化合物陶瓷靶材为Ga2O3和Al2O3。在一个具体实施例中，Ga2O3的溅射功率为100W；Al2O3的溅射功率为50～90W。在一个具体实施例中，(AlxGa1-x)2O3中x的取值范围为0.52～0.7。在一个具体实施例中，步骤c可以包括以下步骤：步骤c1：对磁控溅射设备的溅射腔体进行抽真空后通入氩气；步骤c2：以金属材料作为第二溅射靶材，在所述光吸收层表面形成不对称叉指电极。其中，所述金属材料为Au、Al、Ni、Pt或Ti。在一个具体实施例中，第二溅射靶材由两种不同的金属材料组成。在一个具体实施例中，所述掩膜版为不对称叉指掩膜版。请参见图2和图3，图2为本专利技术实施例提供的一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器的截面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器的俯视结构示意图。该紫外光电探测器包括：衬底层1、光吸收层2、不对称叉指电极3。衬底层1、光吸收层2、不对称叉指电极3按顺序由下至上竖直分布，形成多层结构，构成紫外光电探测器。本专利技术实施例，可以通过控制Al2O3的溅射功率从而控制(AlxGa1-x)2O3中Al的含量，高Al组分的(AlxGa1-x)2O3会发生相的分离，从而会产生两个光学带隙，即对两个紫外光谱范围产生感应。另外，由于电极的不对称性，导致两边的势垒高度不一样，从而形成自供电特性，并且在很大程度上提高了紫外光电探测器的灵敏度。实施例二：本实施例在上述实施例的基础上，对本专利技术的紫外光电探测器的制备方法进行详细描述。步骤1：选取双面抛光的蓝宝石衬底，厚度为500μm。衬底选用蓝宝石的理由：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。进一步地，选用c面蓝宝石作为衬底材料。c面是指蓝宝石的[0001]晶向，蓝宝石沿[0001]晶向生长的工艺成熟、成本相对较低，物化性能稳定。步骤2：在蓝宝石衬底上通过磁控共溅射法溅射Ga2O3和Al2O3，从而生长(AlxGa1-x)2O3得到光吸收层。具体地,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于(AlxGa1‑x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：选取蓝宝石作为衬底材料；在所述衬底材料表面生长(AlxGa1‑x)2O3形成光吸收层；采用掩模版在所述光吸收层表面形成不对称叉指电极，以完成所述MSM结构的紫外光电探测器的制备。

【技术特征摘要】
1.一种基于(AlxGa1-x)2O3材料MSM结构的紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：选取蓝宝石作为衬底材料；在所述衬底材料表面生长(AlxGa1-x)2O3形成光吸收层；采用掩模版在所述光吸收层表面形成不对称叉指电极，以完成所述MSM结构的紫外光电探测器的制备。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选取蓝宝石作为衬底材料，包括：选取c面蓝宝石作为衬底材料。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述衬底材料表面生长(AlxGa1-x)2O3形成光吸收层，包括：对磁控溅射设备的溅射腔体进行抽真空后通入氩气和氧气；以化合物陶瓷靶材作为第一溅射靶材，在所述衬底材料表面生长(AlxGa1-x)2O3形成光吸收层。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述化合物陶瓷靶材为Ga2O3和Al2O3。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，Ga2...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾仁需，董林鹏，余建刚，杨茜，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61