一种GaN-GaON紫外-深紫外宽波段探测器制备方法技术

本发明专利技术公开一种GaN

A preparation method of GaN gaon UV deep UV wide band detector

【技术实现步骤摘要】
一种GaN
‑
GaON紫外
‑
深紫外宽波段探测器制备方法


[0001]本专利技术实施例涉及半导体材料
，尤其是一种GaN
‑
GaON紫外
‑
深紫外宽波段探测器制备方法。

技术介绍

[0002]紫外探测器(UV PDs)是光谱探测领域的核心元器件，在导弹飞机预警、火灾检测、空间通信以及生物医学研究等领域发挥着重要的作用。因此，研制具有更高性能和探测能力的紫外探测器是当下和未来的趋势。基于GaN
‑
GaON异质结的紫外探测器，集成了宽禁带半导体GaN和介于GaN与Ga2O3中间半导体材料的优异特性，可用于紫外
‑
深紫外波段的探测，具有更高的探测和响应能力。
[0003]现有的硅基UV PDs由于硅具有窄的间接带隙，限制了紫外光的吸收，导致其量子效率较低。高性能硅基PDs目前仍以硅基紫外光电管和光电倍增管为主，体积大、功耗大，而且其制备通常需要复杂的微制造过程，如高温扩散和离子注入，会导致少数载流子寿命降低，光电性能大幅下降，进而影响器件的性能。同时，单纯材料的GaN UV PDs对于UVC波段(深紫外波段，100～280nm)并不敏感，对该探测区域具有局限性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供紫外
‑
深紫外宽波段探测器制备方法，旨在解决现有深紫外波段探测和响应能力不高等问题。
[0005]本专利技术实施例提供一种GaN
‑
GaON紫外
‑
深紫外宽波段探测器制备方法，其包括以下步骤：
[0006]在衬底上生长100～300nm厚的GaN紫外吸收层；
[0007]对材料表面GaN层进行氧化处理或通过沉积方法，形成GaON深紫外吸收层，退火，产生GaON纳米层；
[0008]将所述GaON纳米层的一侧刻蚀去除1/3～2/3，以暴露出GaN紫外吸收层并形成台阶；
[0009]制备欧姆接触电极，在衬底的两侧及中间台阶处蒸镀金属膜，形成第一、第二、第三欧姆接触电极。
[0010]本专利技术提出的一种紫外
‑
深紫外宽波段探测器制备方法，直接在衬底上的GaN层上通过等离子体氧化形成更宽带隙的GaON层，避免了MgZnO、AlGaN、AlN等更宽带隙材料的使用。探测器上的GaN材料具有3.4eV带隙，可用于探测紫外波段，而GaON具有更大的带隙(3.4～4.8ev)，可用于探测深紫外UVC波段，所构建异质结可实现对紫外
‑
深紫外宽波段的探测。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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的一些实施例，对于
本领域技术人员来讲，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。
[0012]图1为本专利技术实施例提供的紫外
‑
深紫外宽波段探测器的制备方法；
[0013]图2为本专利技术实施例提供的紫外
‑
深紫外宽波段探测器的结构。
具体实施方式
[0014]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0015]本专利技术实施例提供一种GaN
‑
GaON紫外
‑
深紫外宽波段探测器制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：
[0016]S01：在衬底上生长100～300nm厚的GaN紫外吸收层；
[0017]S02：对材料表面GaN层进行氧化处理或通过沉积方法，形成GaON深紫外吸收层，退火，产生GaON纳米层；
[0018]S03：将所述GaON纳米层的一侧刻蚀去除1/3～2/3，以暴露出GaN紫外吸收层并形成台阶；
[0019]S04：制备欧姆接触电极，在所述衬底的两侧及中间台阶处蒸镀金属膜，形成第一、第二、第三欧姆接触电极。
[0020]步骤S01中，所述GaN紫外吸收层的厚度可以为150～200nm。在一实施例中，所述衬底为蓝宝石衬底、SiC衬底、GaN衬底中的任意一种。如选用厚度为0.4mm的C面蓝宝石衬底。所述衬底进行清洗处理，如准备一片蓝宝石衬底，并对其进行清洗。蓝宝石衬底清洗的步骤包括：(1)在丙酮中超声清洗，其超声频率为40～50KHz；(2)在乙醇中超声清洗，其超声频率为50～60KHz；(3)在去离子水烧杯中冲洗数遍，流水冲洗；(4)用氮气对其进行吹干。所述GaON深紫外吸收层的厚度为10～20nm，优选15nm。
[0021]步骤S02中，其中，在一实施例中，GaON通过电感耦合等离子体(ICP)对材料表面GaN层进行氧气等离子体处理形成GaON深紫外吸收层，其中，电感耦合等离子体(ICP)处理的功率为5～20W，氧气流量为20～80sccm，处理时间为10min～60min，退火温度为300～650℃，退火时间5～30min。在本专利技术另一实施例中，使用原子沉积仪(PEALD)制备GaN材料层上的GaON深紫外吸收层。GaON深紫外吸收层，厚度为10～20nm，优选15nm。其中，电感耦合等离子体(ICP)处理的功率为5～20W，氧气流量为20～80sccm，处理时间为10min～60min。所述退火温度为300～650℃，退火时间5～30min。
[0022]步骤S03中，在一实施例中，用Cl2/SiCl4进行干法刻蚀，将GaON纳米层的右半部分刻蚀掉，即垂直去除1/2部分，以暴露出GaN紫外吸收层并形成台阶。
[0023]步骤04中，所述金属膜为Ti/Au、Ti/Al、Ti/Ni等，所述金属膜通过材料热蒸发、磁控溅射或电子束蒸发形成。
[0024]在一实施例中，一种GaN
‑
GaON紫外
‑
深紫外宽波段探测器包括衬底(1)、紫外吸收层(2)、深紫外吸收层(3)、电极(4，5，6)，如图2所示：
[0025]1、衬底1，选用厚度为0.4mm的C面蓝宝石衬底；
[0026]2、紫外吸收层2(GaN层)，厚度为150nm；
[0027]4、电极，分为第一、第二、第三欧姆接触电极(4，5，6)，均选用Ti(15nm)/Au(25nm)
作为欧姆接触电极。第一欧姆接触电极4置于GaON材料层3左端，第二欧姆接触电极置于GaN材料层2和GaON材料层3中间交界台阶处，第三欧姆接触电极置于GaN材料层2右端。
[0028]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利技术创造的保护范围之中。
[0029]以上所述仅是本专利技术的部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN
‑
GaON紫外
‑
深紫外宽波段探测器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在衬底上生长100～300nm厚的GaN紫外吸收层；对材料表面GaN层进行氧化处理或通过沉积方法，形成GaON深紫外吸收层，退火，产生GaON纳米层；将所述GaON纳米层的一侧刻蚀去除1/3～2/3，以暴露出GaN紫外吸收层并形成台阶；制备欧姆接触电极，在衬底的两侧及中间台阶处蒸镀金属膜，形成第一、第二、第三欧姆接触电极。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底、SiC衬底、GaN衬底中的任意一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，GaN紫外吸收层的厚度为150～200nm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新科，蒋忠伟，李博，马正蓊，黄正，陈增发，黄双武，朱德亮，黎晓华，徐平，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：