一种紫外光电探测器及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种紫外光电探测器及其制备方法与应用。所述紫外光电探测器包括依次设置的：衬底；亲水半导体层，所述亲水半导体层设置于所述衬底的表面；欧姆接触电极层，所述欧姆接触电极层设置于所述亲水半导体层的表面；绝缘介质层，所述绝缘介质层设置于所述亲水半导体层的表面，所述绝缘介质层与所述欧姆接触电极层相互分离；金属接触电极层，所述金属接触电极层设置于所述绝缘介质层的表面；所述绝缘介质层的厚度为50

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光电探测器及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及半导体相关
，尤其是涉及一种紫外光电探测器及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近年来，已报道了紫外光电器件的各种不同结构，例如p
‑
n结型、肖特基型、金属
‑
半导体
‑
金属型(MSM)和金属
‑
半导体(MS)结型等。其中，MS结型探测器得益于工艺简单、易集成，受到了众多学者的广泛关注。
[0003]目前文献报道的高性能MS结型探测器多采用具有高功函数的金属来增大势垒高度，然而由于半导体表面费米能级钉扎效应，金属
‑
半导体结势垒高度往往受工艺影响很大；而且金属与半导体之间还存在较为严重的相互扩散，结稳定性受影响。基于此，在金属和半导体之间制备具有高介电常数的介质薄层是一种有效提升势垒高度和抑制费米能级钉扎效应的方法。然而，制备高质量的超薄介质层，往往需要高真空设备和复杂的制备工艺。
[0004]因此，急需开发一种性能优良且制备工艺简单的紫外光电器件。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的第一个技术问题是：
[0006]提供一种紫外光电探测器。
[0007]本专利技术所要解决的第二个技术问题是：
[0008]提供一种所述紫外光电探测器的制备方法。
[0009]本专利技术所要解决的第三个技术问题是：
[0010]所述紫外光电探测器的应用。
[0011]为了解决所述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0012]一种紫外光电探测器，包括依次设置的：
[0013]衬底；
[0014]亲水半导体层，所述亲水半导体层设置于所述衬底的表面；
[0015]欧姆接触电极层，所述欧姆接触电极层设置于所述亲水半导体层的表面；
[0016]绝缘介质层，所述绝缘介质层设置于所述亲水半导体层的表面，所述绝缘介质层与所述欧姆接触电极层相互分离；
[0017]金属接触电极层，所述金属接触电极层设置于所述绝缘介质层的表面；
[0018]所述绝缘介质层的厚度为50
‑
200nm。
[0019]本专利技术对半导体层进行了亲水改性，增强半导体层与绝缘介质层前驱体溶液的接触，有利于紫外光电探测器中介质层的有效形成。
[0020]本专利技术通过在金属接触电极层与半导体之间插入薄的介质层，一方面，在金属接触电极层和半导体间加入绝缘介质层避免了两者的直接接触，从而抑制了金属扩散；另一
方面，由于绝缘介质层的导带比亲水半导体层高，从而提高了界面势垒，使器件的光电性能大幅度提升。
[0021]所述绝缘介质层的厚度为50
‑
200nm。介质层的厚度的可通过旋涂层数来控制。绝缘介质层纳米级的厚度，提高了亲水半导体层、绝缘介质层与电极层的界面势垒。绝缘介质层的厚度对抑制漏电流和实现遂穿效果有影响；绝缘介质层的厚度太薄不利于抑制暗电流，太厚会影响电子利用薄膜缺陷的遂穿。当所述绝缘介质层的厚度为50
‑
200nm，能够使得本专利技术紫外光电探测器的光电性能达到最佳。
[0022]根据本专利技术的一种实施方式，所述衬底包括硅、蓝宝石和碳化硅中的至少一种。以上衬底均能够实现外延生长亲水半导体层。
[0023]根据本专利技术的一种实施方式，所述亲水半导体层包括GaN层、ZnO层和SiC层中的至少一种。亲水半导体层可以选择任意常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
[0024]根据本专利技术的一种实施方式，所述金属电极接触层包括Au电极层、Ag电极层、Al电极层中的至少一种。
[0025]根据本专利技术的一种实施方式，所述欧姆接触电极层包括Ti/Al电极和Ti/Al/Ti/Au电极中的至少一种。其中，Ti/Al电极为两层金属叠加结构；Ti/Al/Ti/Au电极为四层金属依次叠加结构。
[0026]Ti/Al复合电极的电阻率仅为纯Ti的1/10；而在Ti/Al表面增加Ti/Au保护层能够保证Al层在高温时不发生球化和氧化，使得欧姆接触电极层能够更稳定更可靠，从而进一步提高欧姆接触特性。本专利技术通过上述欧姆接触电极层的选择，来最大化降低界面电阻。
[0027]根据本专利技术的一种实施方式，所述亲水半导体层的厚度为4
‑
6μm。亲水半导体层的厚度可通过控制生长沉积时间来控制；本专利技术通过调控亲水半导体层的厚度，从而抑制漏电流和调控遂穿效果。当所述亲水半导体层的厚度为4
‑
6μm，其室温下的载流子浓度范围为1
×
10
15
‑1×
10
18
cm
‑3。
[0028]根据本专利技术的一种实施方式，所述金属接触电极层厚度为50
‑
200nm。所述金属接触电极层厚度大于所述绝缘介质层的厚度，从而提高了界面势垒。
[0029]根据本专利技术的一种实施方式，欧姆接触电极层厚度为50
‑
200nm。
[0030]根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
[0031]1.本专利技术通过在金属接触电极层与半导体之间插入薄的介质层，一方面，在金属接触电极层和半导体间加入绝缘介质层避免了两者的直接接触，从而抑制了金属扩散；另一方面，由于绝缘介质层的导带比亲水半导体层高，从而提高了界面势垒，使器件的光电性能大幅度提升。
[0032]2.本专利技术所述绝缘介质层的厚度为50
‑
200nm。介质层厚度的可通过旋涂层数来控制。绝缘介质层纳米级的厚度，提高了亲水半导体层、绝缘介质层与电极层的界面势垒。绝缘介质层的厚度对抑制漏电流和实现遂穿效果有影响；绝缘介质层的厚度太薄不利于抑制暗电流，太厚会影响电子利用薄膜缺陷的遂穿。当所述绝缘介质层的厚度为50
‑
200nm，能够使得本专利技术紫外光电探测器的光电性能达到最佳。
[0033]3.本专利技术的紫外光电探测器在
‑
6V偏压、330nm紫外光照射下，光/暗电流比超过4个数量级。此外，该紫外光电探测器还显示出高效(＞10000％)和高响应特性。
[0034]为了解决所述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0035]一种制备所述紫外光电探测器的方法，包括以下步骤：
[0036]S1在所述衬底上外延生长半导体层，经亲水处理，得到所述亲水半导体层；
[0037]S2配置绝缘介质层前驱体溶液，并旋涂于所述亲水半导体层表面以形成所述绝缘介质层；
[0038]S3在所述绝缘介质层上制备所述金属电极接触层；在所述亲水半导体层上制备所述欧姆接触电极层。
[0039]根据本专利技术的一种实施方式，所述外延生长包括分子束外延、脉冲激光沉积和金属有机化合物化学气相淀积中的至少一种。
[0040]根据本专利技术的一种实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外光电探测器，其特征在于：包括依次设置的：衬底；亲水半导体层，所述亲水半导体层设置于所述衬底的表面；欧姆接触电极层，所述欧姆接触电极层设置于所述亲水半导体层的表面；绝缘介质层，所述绝缘介质层设置于所述亲水半导体层的表面，所述绝缘介质层与所述欧姆接触电极层相互分离；金属接触电极层，所述金属接触电极层设置于所述绝缘介质层的表面；所述绝缘介质层的厚度为50
‑
200nm。2.根据权利要求1所述的一种紫外光电探测器，其特征在于：所述亲水半导体层包括GaN层、ZnO层和SiC层中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种紫外光电探测器，其特征在于：所述欧姆接触电极层包括Ti/Al电极和Ti/Al/Ti/Au电极中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种紫外光电探测器，其特征在于：所述亲水半导体层的厚度为4
‑
6μm。5.根据权利要求1所述的一种紫外光电探测器，其特征在于：所述金属接触电极层厚度为50
‑
200nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟东，郭越，马博新，梁田泓，张驰，何鑫，罗幸君，孙一鸣，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：