基于Ga制造技术

本发明专利技术公开了一种基于Ga

Based on GA

【技术实现步骤摘要】
基于Ga2O3/CuI异质PN结的日光盲紫外探测器
本专利技术涉及一种紫外探测器件，特别涉及一种基于Ga2O3/CuI异质PN结的日光盲紫外探测器。
技术介绍
紫外探测器是用来探测紫外光的敏感器件，具有许多重要的应用。常规的紫外探测器对于可见光响应，因此需要加滤波片。为了解决这个问题，人们利用宽禁带半导体来制作日光盲紫外探测器。其中，Ga2O3是比较常用的材料。由于它的禁带宽度合适，电学性能极好，是日盲紫外探测器的理想材料。现有技术中，Ga2O3基的紫外探测器大部分为光伏型结构。主要有以下几种：(1)肖特基型紫外探测器[1]。其示意图如图1所示。它的主体结构是Ga2O3，一端是肖特基接触电极，一端是欧姆接触电极。属于光伏性紫外探测器。这种探测器结构简单，不需要外加偏压，操作方便，暗电流低，但由于没有光电流增益，所以其响应灵敏度往往不如光导型探测器。(2)MSM型紫外探测器。即金属-半导体-金属结构紫外探测器。在Ga2O3表面构造一对叉指状肖特基电极[2]，其等效电路相当于一对背靠背的肖特基二极管。结构示意图见图2。(3)某些新结构紫外探测器，例如，基于石墨烯电极的紫外探测器[3]。它利用石墨烯作为一侧的电极。石墨烯和Ga2O3形成整流接触，进行紫外探测。该整流结构类似于肖特基结。(4)基于Ga2O3的异质结探测器，比如β-Ga2O3和6H-SiC异质结探测器[4]，示意图见图3。以及β-Ga2O3/GaN异质结探测器[5]。由上述分析可知，目前现有技术中还没有同型PN结型的紫外探测器，这是因为非故意掺杂的Ga2O3是n型半导体，P型Ga2O3往往很难获得。然而实际中PN结型紫外探测器的性能要优于肖特基结的：首先，由于PN结型势垒高度一般大于肖特基结，所以在紫外探测时可以获得更大的光伏电压。其次，由于PN结的空间电荷区更宽，所以在同等器件面积的前提下，可以接收更多的紫外光，提高探测性能。参考文献：[1]OshimaT,OkunoT,AraiN,SuzukiN,OhiraS,FujitaS2008Appl.Phys.Express1011202[2]MuW,JiaZ,YinY,HuQ,ZhangJ,FengQ,HaoY,TaoX2017CrystEngComm195122[3]KongWY,WuGA,WangKY,ZhangTF,ZouYF,WangDD,LuoLB2016Adv.Mater.2810725[4]NakagomiS,KanekoS,KokubunY.Crystalorientationsofβ-Ga2O3thinfilmsformedonn-planesapphiresubstrates[J].physicastatussolidi(b),2015,252(3):612-620.[5]Weng,Hsueh,Chang,etal.Aβ-Ga2O3Solar-BlindPhotodetectorPreparedbyFurnaceOxidizationofGaNThinFilm[J].IEEESensorsJournal,2011,11(4):999-1003.
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的主要目的在于提供一种基于Ga2O3/CuI异质PN结的紫外探测器，由于采用Ga2O3/CuI异质PN结，相比较肖特基型器件，可以产生更高的势垒高度，提高光电探测的灵敏度；由于Ga2O3和CuI皆为宽禁带半导体材料，都仅对紫外光有响应，所以该紫外探测器无需滤光片，该器件即可实现日光盲紫外光的探测。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：基于Ga2O3/CuI异质PN结的日光盲紫外探测器，衬底材料(5)上形成Ga2O3/CuI异质PN结，所述Ga2O3/CuI异质PN结包括设置在衬底材料(5)上的N型Ga2O3层(4)以及设置在该Ga2O3层(4)部分区域上的P型CuI层(5)；在所述CuI层(5)上形成正极(2)，在所述Ga2O3层(4)的另外区域上形成负极(1)；当一定波长的紫外光照射所述Ga2O3/CuI异质PN结时，所述正极(2)和负极(1)之间将会产生光生载流子，以此实现紫外探测。采用上述技术方案，由于Ga2O3/CuI的能带结构，Ga2O3的价带顶的位置更低于CuI，导带底也低于CuI，也就是说，Ga2O3和CuI之间的能带极易分离。在有紫外光辐照的时候，在空间电荷区产生的光生空穴将流到CuI一侧，而光生电子将流向Ga2O3一侧。由于该器件在紫外照射的过程中可以将紫外光激发的空穴和电子迅速分离，从而提高光生载流子寿命，提高探测器的分辨率和响应速度，克服现有技术的不足。作为进一步的改进方案，所述负极(1)和Ga2O3层(4)形成欧姆接触；所述正极(2)和CuI层(5)形成欧姆接触。作为进一步的改进方案，所述Ga2O3层(4)与CuI层(5)之间还设有插入层，该插入层为本征半导体。作为进一步的改进方案，所述衬底材料(5)为Ga2O3衬底、GaN衬底或SiC衬底中任一种。作为进一步的改进方案，所述CuI层(5)为在Ga2O3层(4)上形成CuI隔离岛。作为进一步的改进方案，所述CuI层(5)为在Ga2O3层(4)上形成CuI纳米柱阵列结构，CuI纳米柱阵列结构为多个间隔分布的CuI纳米柱，所述正极(2)设置在多个CuI纳米柱上。作为进一步的改进方案，每个CuI纳米柱的直径为1～200nm。作为进一步的改进方案，所述CuI层(5)为在Ga2O3层(4)上形成多个间隔分布的CuI纳米条，所述正极(2)设置在多个CuI纳米条上。作为进一步的改进方案，每个CuI纳米条的长度为100nm，宽度为1～200nm。作为进一步的改进方案，所述正极(2)的材料为石墨烯；所述负极(1)的材料为Ti/Au。作为进一步的改进方案，所述Ga2O3层(4)为β-Ga2O3。与现有紫外探测器相比，本专利技术具有如下技术效果：(1)由于采用Ga2O3/CuI异质PN结，紫外探测器件能够分离光生空穴和电子，可以提高光生载流子的寿命，增大光电流。(2)相比较于现有技术肖特基型器件，本专利技术紫外探测器件可以产生更高的势垒高度，提高光电探测的灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为肖特基电极型Ga2O3紫外探测器示意图；图2为MSM型β-Ga2O3紫外探测器示意图；图3为β-Ga2O3/SiC异质结紫外探测器示意图；图4为β-Ga2O3/CuI异质结能带示意图；图5为β-Ga2O3/CuI异质PN结紫外探测器示意图；图6为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于Ga

【技术特征摘要】
1.基于Ga2O3/CuI异质PN结的日光盲紫外探测器，其特征在于，衬底材料(5)上形成Ga2O3/CuI异质PN结，所述Ga2O3/CuI异质PN结包括设置在衬底材料(5)上的N型Ga2O3层(4)以及设置在该Ga2O3层(4)部分区域上的P型CuI层(5)；在所述CuI层(5)上形成正极(2)，在所述Ga2O3层(4)的另外区域上形成负极(1)；当一定波长的紫外光照射所述Ga2O3/CuI异质PN结时，所述正极(2)和负极(1)之间将会产生光生载流子，以此实现紫外探测。


2.根据权利要求1所述的基于Ga2O3/CuI异质PN结的日光盲紫外探测器，其特征在于，所述负极(1)和Ga2O3层(4)形成欧姆接触；所述正极(2)和CuI层(5)形成欧姆接触。


3.根据权利要求1或2所述的基于Ga2O3/CuI异质PN结的日光盲紫外探测器，其特征在于，所述Ga2O3层(4)与CuI层(5)之间还设有插入层，该插入层为本征半导体。


4.根据权利要求1或2所述的基于Ga2O3/CuI异质PN结的日光盲紫外探测器，其特征在于，所述衬底材料(5)为Ga2O3衬底、GaN衬底或SiC衬底中任一种。


5.根据权利要求1或2所述的基于Ga2O3...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志华，周明，曾春红，林文魁，王育天，刘辉，李仕琦，刘国华，程知群，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33