本发明专利技术涉及一种基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器，所述异质结包括：衬底（1）、缓冲层（2）、GaN层（3）、阻挡层（4）、本征Ga2O3层（5）和n型重掺杂Ga2O3层（6）；衬底（1）、缓冲层（2）、GaN层（3）、阻挡层（4）、本征Ga2O3层（5）和n型重掺杂Ga2O3层（6）由下向上依次排列，所述n型重掺杂Ga2O3层（6）上部有第一金属电极（7）；所述n型重掺杂Ga2O3层（6）与第一金属电极（7）呈欧姆接触；所述GaN层（3）上部的一侧区域被阻挡层（4）覆盖，所述GaN层（3）上部的另一侧区域有第二金属电极（8）；所述GaN层（3）与第二金属电极（8）呈欧姆接触；所述阻挡层（4）有效阻挡电子向结区的流动，降低器件在暗态下的暗电流。流。流。
【技术实现步骤摘要】
基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器
[0001]本专利技术涉及一种紫外光探测器件
，尤其是涉及基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器及其制备方法。
技术介绍
[0002]Ga2O3属于超宽带隙半导体材料，其禁带宽度在4.5～5.5eV，其独特的能带结构使得其具有出较高的光吸收系数，在深紫外区其光吸收系数可达105cm
‑1。此外，这种材料理论击穿场强可达8MV/cm，巴利加优值高达3444，其还具有良好的化学和热的稳定性。以上优点使得Ga2O3在深紫外光探测和功率器件领域表现出广阔的应用潜力。
[0003]在众多光电探测器件结构中，结型器件以其独特的优势被广泛研究。由于Ga2O3材料内部存在强烈自补偿效应，导致其P型掺杂难以获得，利用其它半导体材料与之形成异质结构成为目前最优的选择。其中，Ga2O3/GaN异质结器件在光电探测研究中表现出了较为优良的性能。虽如此，由于Ga2O3和GaN材料间导带带阶相对较小，在反向工作电压下通常会引起较大的暗电流，不利于器件性能的提高。
技术实现思路
[0004]本专利技术设计了一种基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器，其解决的技术问题是现有Ga2O3/GaN异质结结构存在反向偏压暗电流较大，不利于器件性能提高。
[0005]为了解决上述存在的技术问题，本专利技术采用了以下方案：一种基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器，其特征在于：所述异质结包括：衬底（1）、缓冲层（2）、GaN层（3）、阻挡层（4）、本征Ga2O3层（5）和n型重掺杂Ga2O3层（6）；衬底（1）、缓冲层（2）、GaN层（3）、阻挡层（4）、本征Ga2O3层（5）和n型重掺杂Ga2O3层（6）由下向上依次排列，所述n型重掺杂Ga2O3层（6）上部有第一金属电极（7）；所述n型重掺杂Ga2O3层（6）与第一金属电极（7）呈欧姆接触；所述GaN层（3）上部的一侧区域被阻挡层（4）覆盖，所述GaN层（3）上部的另一侧区域有第二金属电极（8）；所述GaN层（3）与第二金属电极（8）呈欧姆接触；所述阻挡层（4）有效阻挡电子向结区的流动，降低器件在暗态下的暗电流。
[0006]优选地，所述阻挡层（4）为AlN、MgO、AlScN、AlGaN、ZnMgO或Al2‑
x
Ga
x
O3；厚度为1
‑
50nm。
[0007]优选地，所述衬底（1）为蓝宝石、硅、氮化镓、碳化硅或玻璃。
[0008]优选地，所述GaN层（3）为n型或者p型掺杂态。
[0009]优选地，所述n型重掺杂Ga2O3层（6）电子浓度为1
×
107cm
‑3‑1×
10
20
cm
‑3。
[0010]优选地，所述第一金属电极（7）或所述第二金属电极（8）为单层或多层金属，所述第一金属电极（7）或所述第二金属电极（8）对下方材料部分或全部覆盖。
[0011]一种基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在衬底（1）上生长缓冲层（2）；
步骤2、在步骤1所述缓冲层（2）上生长GaN层（3）；步骤3、在步骤2所述GaN层（3）上生长阻挡层（4）；所述阻挡层（4）有效阻挡电子向结区的流动，降低器件在暗态下的暗电流；步骤4、在步骤3所述阻挡层（4）上生长本征Ga2O3层（5）；步骤5、在步骤四本征Ga2O3层（5）上生长n型重掺杂Ga2O3层（6），形成多层异质结构；步骤6、将步骤五所述异质结构中n型重掺杂Ga2O3层（6）、本征Ga2O3层（5）和下方阻挡层（4）部分区域进行刻蚀处理，露出刻蚀部位下方GaN层（3）；步骤7、分别在未被刻蚀的n型重掺杂Ga2O3层（6）上方区域和GaN层（3）上方裸露区域制备第一金属电极（7）和第二金属电极（8），金属电极与其下方材料层呈欧姆接触。
[0012]该基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器具有以下有益效果：（1）本专利技术通过在本征Ga2O3层和GaN层之间插入电子阻挡层，利用阻挡层和GaN间价带存在较高的带阶，阻挡GaN侧电子向Ga2O3侧流动，进而降低器件的暗电流，提高器件对深紫外光的探测率，从而实现更高性能的深紫外光探测。
[0013]（2）本专利技术紫外光电探测器结构也易于实现雪崩探测，进一步提升器件性能。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例1提供的器件的结构示意图。
[0015]图2为本专利技术实施例1提供的器件的能带示意图。
[0016]附图标记说明：1—衬底；2—缓冲层；3—GaN层；4—阻挡层；5—本征Ga2O3层；6—n型重掺杂Ga2O3层；7—第一金属电极；8—第二金属电极。
实施方式
[0017]下面结合图1至图2，对本专利技术做进一步说明：
实施例
[0018]请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器结构示意图，包括：衬底1、缓冲层2、GaN层3、阻挡层4、本征Ga2O3层5、n型重掺杂Ga2O36、第一金属电极7、第二金属电极8。衬底1、缓冲层2、GaN层3、阻挡层4、本征Ga2O3层5、n型重掺杂Ga2O36由下向上依次排列。
[0019]衬底1为单面抛光α
‑
Al2O3衬底，抛光面平行于c面。
[0020]缓冲层2为本征AlN层，厚度40nm。
[0021]GaN层3为Mg掺杂p型GaN，晶体结构为六方相，表面晶向为<002>，空穴浓度为1
×
1017cm
‑
3，厚度为2μm。GaN层3上方第二金属电极8为双层堆叠结构，由下向上依次为Ni、Au，厚度分别为30nm、120nm。
[0022]阻挡层4材料为本征态AlN，晶体结构为六方相，表面晶向为<002>，厚度为30nm。
[0023]本征Ga2O3层5中Ga2O3晶体结构为单斜相，表面晶向为<
‑
201>，厚度300nm。
[0024]N型重掺杂Ga2O3层6为Si掺杂Ga2O3，晶体结构为单斜相，表面晶向为为<
‑
201>，电
子浓度为5
×
10
19 cm
‑3，厚度为50nm。N型重掺杂Ga2O3层6上方第一金属电极7为双层堆叠结构，由下向上依次为Ti、Au，厚度分别为30nm、100nm。
[0025]该实施例提供的基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器制备方法，包括以下步骤：步骤一、在衬底1上生长缓冲层2，具体方法为：对直径2英寸沿c面单面抛光的α
‑
Al2O3衬底依次利用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗10分钟，用氮气吹干，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器，其特征在于：所述异质结包括：衬底（1）、缓冲层（2）、GaN层（3）、阻挡层（4）、本征Ga2O3层（5）和n型重掺杂Ga2O3层（6）；衬底（1）、缓冲层（2）、GaN层（3）、阻挡层（4）、本征Ga2O3层（5）和n型重掺杂Ga2O3层（6）由下向上依次排列，所述n型重掺杂Ga2O3层（6）上部有第一金属电极（7）；所述n型重掺杂Ga2O3层（6）与第一金属电极（7）呈欧姆接触；所述GaN层（3）上部的一侧区域被阻挡层（4）覆盖，所述GaN层（3）上部的另一侧区域有第二金属电极（8）；所述GaN层（3）与第二金属电极（8）呈欧姆接触；所述阻挡层（4）有效阻挡电子向结区的流动，降低器件在暗态下的暗电流。2.根据权利要求书1所述的基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器，其特征在于：所述阻挡层（4）为AlN、MgO、AlScN、AlGaN、ZnMgO或Al2‑
x
Ga
x
O3；厚度为1
‑
50nm。3.根据权利要求书1所述的基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器，其特征在于：所述衬底（1）为蓝宝石、硅、氮化镓、碳化硅或玻璃。4.根据权利要求书1所述的基于氧化镓/阻挡层/氮化镓异质结的紫外光电探测器，其特征在于：所述GaN层（3）为n型或者p型掺杂态。5.根据权利要求书1所述的基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李炳生，王月飞，刘益春，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：
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