一种纳米线-薄膜结构紫外探测器制造技术

本实用新型专利技术公开一种纳米线

【技术实现步骤摘要】
一种纳米线
‑
薄膜结构紫外探测器


[0001]本技术属于纳米器件制造
，具体涉及一种纳米线
‑
薄膜结构紫外探测器。

技术介绍

[0002]紫外光电探测器通过将紫外光信号转换为电信号，已广泛应用于许多领域。紫外光电探测器包括成像传感器、先进通信、臭氧传感、空气净化、泄漏检测和医学检测等。近年来，氧化镓（Ga2O3）因其合适的带隙(≈4.9 eV)和良好的热稳定性和化学稳定性而成为最受欢迎的紫外光电探测器材料之一。
[0003]最近，紫外光电探测器中的光伏型探测器由于其能够在自供电模式下运行而被广泛研究。与传统的光电导光电探测器相比，自供电光电探测器是节能的更好选择。通常，自供电光电探测是通过PN结和肖特基结的光伏效应实现的物质探测的，当基于异质结的器件暴露在紫外光下时，PN结区的内置电场产生驱动力，使光生载流子快速分离，可将紫外辐射直接转化为电能。
[0004]尽管，一些研究者在研究开发各种基于PN结和肖特基结的紫外光电探测器做过众多尝试。然而，现有紫外探测器在自供电模式下表现出低性能，仍需要外部电源才能工作以获得更好的性能；此外，磁控溅射、水热法等技术外延生长获得的异质结质量普遍较差。

技术实现思路

[0005]依据现有技术存在的技术问题，本技术提供一种纳米线
‑
薄膜结构紫外探测器，其为在自供电模式下具有高性能的纳米线
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薄膜结构的紫外光电探测器。
[0006]依据本技术的技术方案，本技术提供一种纳米线
‑
薄膜结构紫外探测器，其包括衬底和Ga2O3纳米线阵列，衬底为P型GaN外延晶片，衬底的基底为Al2O3，在P型GaN外延晶片生长有P型GaN薄膜层，P型GaN薄膜层厚度为3μm~10μm，P型GaN薄膜层上生长有N型Ga2O3纳米线。
[0007]优选地，P型GaN薄膜层厚度为5μm。进一步地，N型Ga2O3纳米线与P型GaN薄膜层之间形成异质PN结。多根N型Ga2O3纳米线构成N型Ga2O3纳米线阵列。
[0008]更优选地，N型Ga2O3纳米线阵列选择性生长在P型GaN薄膜层中心的直径1mm的圆形区上。N型Ga2O3纳米线阵列的间隙填充有旋涂的PMMA绝缘胶，PMMA绝缘胶固化之后形成绝缘层。
[0009]另外地，绝缘层上表面镀有纳米金属薄膜；异质PN结位于P型GaN薄膜层的上表面；纳米金属薄膜位于N型Ga2O3纳米线的表面。
[0010]与现有技术相比较，本技术的纳米线
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薄膜结构紫外探测器的有益效果如下：
[0011]1、本技术提供一种纳米线
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薄膜结构紫外探测器，在自供电模式下表现出超高的综合性能；其具体表现在：所述P型GaN薄膜层上生长有N型Ga2O3纳米线阵列，所述N型Ga2O3纳米线阵列中的N型Ga2O3纳米线与P型GaN薄膜层之间形成异质PN结，基于所述PN结的
紫外探测器能够在自供电模式下工作；所述PN结之间具有场拥挤效应，增强内置电场的驱动力，从而提升器件性能。
[0012]2、本技术的一种纳米线
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薄膜结构紫外探测器具有超高的综合性能，包括高灵敏度和快响应速度；其具体表现在：通过在P型GaN薄膜层上生长N型Ga2O3纳米线形成异质PN结，本技术的异质PN结的内建电场具有大势垒能量，意味着内建电场具有更强的驱动力。
[0013]3、本技术的纳米线
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薄膜结构紫外探测器的PN结基于气
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液
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固机理形成，具有优质的界面工程，并且所述PN结之间具有场拥挤效应，增强内置电场的驱动力；从而提升器件在自供电模式下的性能。
附图说明
[0014]图1是依据本技术的纳米线
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薄膜结构紫外探测器的结构示意图；
[0015]图2是本技术的纳米线
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薄膜结构紫外探测器的Ga2O3纳米线阵列的场发射扫描电镜平面图；
[0016]图3是本技术的纳米线
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薄膜结构紫外探测器的Ga2O3纳米线阵列的场发射扫描电镜截面图；
[0017]图4是本技术的纳米线
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薄膜结构紫外探测器在黑暗，254nm和365nm光下的I
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V曲线图；
[0018]图5是本技术的纳米线
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薄膜结构紫外探测器在254nm和365nm波长紫外光下的时间相关光电响应图；
[0019]图6是制造本技术的纳米线
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薄膜结构紫外探测器的制备方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。另外地，不应当将本技术的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。
[0021]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0022]本申请人基于对紫外探测器的研究，发现现有纳米线
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薄膜结构紫外探测器存在同质结的材料选择不合适，导致内置电场不够明显，没有足够的驱动力在零偏压下分散光生电子空穴对；结构多为薄膜
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薄膜等问题，基于这些问题，本技术采用纳米线和异质PN结，进而提出一种纳米线
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薄膜结构紫外探测器，纳米线
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薄膜结构紫外探测器具有大比表面积和高内增益特性，进而具有更强的光吸收能力和传输电子的能力。
[0023]本技术的一种纳米线
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薄膜结构紫外探测器，其包括衬底和N型Ga2O3纳米线阵
列，所述衬底为P型GaN外延晶片，包括Al2O3基板和P型GaN外延薄膜层，P型GaN薄膜层厚度约为3μm~10μm，优选5μm，N型Ga2O3纳米线阵列生长在P型GaN薄膜层上，P型GaN薄膜层和N型Ga2O3纳米线阵列中的N型Ga2O3纳米线形成异质PN结。
[0024]进一步地，所述N型Ga2O3纳米线阵列选择性生长在所述P型GaN薄膜层中心的直径1mm的圆形区上。
[0025]N型Ga2O3纳米线阵列在所述P型GaN薄膜层特定区域上图案化生长。
[0026]所述N型Ga2O3纳米线阵列的间隙填充有旋涂的PMMA绝缘胶，固化之后形成绝缘层。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米线
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薄膜结构紫外探测器，其特征在于，其包括衬底和Ga2O3纳米线阵列，衬底为P型GaN外延晶片，衬底的基底为Al2O3，在P型GaN外延晶片生长有P型GaN薄膜层，P型GaN薄膜层厚度为3μm~10μm，P型GaN薄膜层上生长有N型Ga2O3纳米线。2.根据权利要求1所述的一种纳米线
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薄膜结构紫外探测器，其特征在于，P型GaN薄膜层厚度为5μm。3.根据权利要求1所述的一种纳米线
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薄膜结构紫外探测器，其特征在于，N型Ga2O3纳米线与P型GaN薄膜层之间形成异质PN结。4.根据权利要求2所述的一种纳米线
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薄膜结构紫外探测器，其特征在于，多根N型Ga2O3纳米线构成N型Ga2O3纳米线阵列。5.根据权利要求3所述的一种纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆文强，李国威，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：新型
国别省市：