一种多层宽禁带氧化物薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体光电探测器技术领域，特别涉及一种多层宽禁带氧化物薄膜及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种多层宽禁带氧化物薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体光电探测器
，特别涉及一种多层宽禁带氧化物薄膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]紫外探测器被广泛的应用于天文学
、
燃烧工程
、
水净化处理
、
火焰探测
、
生物效应
、
天际通信以及环境污染监测等领域
。
目前在军事和实际生活上应用的探测器主要以硅基紫外光电管和光电倍增管为主，但是二者体积笨重，功耗比较大，而且还需要自带滤光片，这些缺点在很大程度上限制了它们应用的推广
。
[0003]Ga2O3作为一种新型的直接带隙宽禁带半导体，其室温下的禁带宽度为
4.9eV
左右，因其禁带宽度大，吸收边正好位于日盲紫外波段，是天然的制备紫外探测器的材料
。
但是由于目前基于
Ga2O3材料的紫外探测器综合性能还比较低，特别是具有较高响应度的器件的响应时间往往较长
。
此外，传统宽禁带半导体紫外探测器还存在响应度和暗电流之间矛盾的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种多层宽禁带氧化物薄膜及其制备方法，多层宽禁带氧化物薄膜主要由三层构成，包括位于底部的第一
Ga2O3层，位于中间的
ZnMgO
层，以及位于上部的第二
Ga2O3层
。
使用该方法制备的多层宽禁带氧化物薄膜复合结构，可以保证底部的第一
Ga2O3层，中间的
ZnMgO
层，以及位于上部的第二
Ga2O3层均具有良好的结晶质量，且位于中间的
ZnMgO
层的吸收截止边在
290
～
360nm
范围内可调
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0006]本专利技术提供的多层宽禁带氧化物薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1、
将清洗后的衬底置于
MOCVD
生长设备中并加热，以有机镓化合物作为镓源
、
氧气作为氧源，在加热后的衬底表面生长第一
Ga2O3层；
[0008]S2、
将生长有第一
Ga2O3层的衬底置于
MOCVD
生长设备中加热后，以有机锌化合物作为镁源
、
氧气作为氧源，在第一
Ga2O3层的表面生长
ZnO
过渡层；
[0009]S3、
以有机锌化合物作为锌源
、
有机镁化合物为镁源
、
氧气作为氧源，在
ZnO
过渡层表面生长
ZnMgO
层；
[0010]S4、
在
ZnMgO
层的表面通过蒸镀或旋涂的方法制备
Ga
过渡层；
[0011]S5、
将制备有
Ga
过渡层的衬底置于
MOCVD
生长设备中加热，以有机镓化合物作为镓源
、
氧气作为氧源，在
Ga
过渡层的表面生长第二
Ga2O3层，制得多层宽禁带氧化物薄膜
。
[0012]优选地，步骤
S1
中，使用三氯乙烯
、
丙酮
、
乙醇分别清洗衬底，衬底为蓝宝石
、
氧化镁
、
氧化锌
、
铝酸镁中的任意一种；步骤
S3
中，
ZnMgO
层为六角相结构
。
[0013]优选地，步骤
S4
中，通过蒸镀法制备
Ga
过渡层时，蒸镀压力1×
10
‑3～1×
10
‑2Pa
，蒸镀电流
10
～
140A
，蒸镀
Ga
的量5～
50mg
；通过旋涂法制备
Ga
过渡层时，旋涂的
Ga
的量为5～
50mg
，旋涂温度
30
～
60℃
，旋涂的转速为
500
～
3000r/min
，旋涂时间1～
60s。
[0014]优选地，镓源为三甲基镓或三乙基镓，锌源为二乙基锌，镁源为二甲基茂镁
。
[0015]优选地，步骤
S5
中，以有机镓化合物作为镓源
、
氧气作为氧源，先通入氧气1～
20min
，或将镓源和氧气同时通入，在
Ga
过渡层的表面生长第二
Ga2O3层
。
[0016]本专利技术提供的多层宽禁带氧化物薄膜，由上述制备方法制得，包括依次设置的第一
Ga2O3层
、ZnMgO
层以及第二
Ga2O3层，
ZnMgO
层的吸收截止边在
290
～
360nm
范围内可调
。
[0017]本专利技术能够取得如下技术效果：
[0018]多层宽禁带氧化物薄膜主要由三层构成，包括位于底部的第一
Ga2O3层，位于中间的
ZnMgO
层，以及位于上部的第二
Ga2O3层
。
使用该方法制备的宽禁带氧化物薄膜复合结构，可以保证底部的第一
Ga2O3层，中间的六角相
ZnMgO
层，以及位于上部的第二
Ga2O3层均具有良好的结晶质量，且位于中间的六角相
ZnMgO
层的吸收截止边在
290
～
360nm
范围内可调
。
其制备工艺简单，反应过程容易控制，为实现高性能日盲紫外光探测器提供了便捷有效的手段
。
附图说明
[0019]图1是根据本专利技术实施例制得的多层宽禁带氧化物薄膜的
X
射线衍射谱图
。
[0020]图2是根据本专利技术实施例制得的多层宽禁带氧化物薄膜的紫外
‑
可见光吸收光谱图
。
具体实施方式
[0021]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例
。
在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示
。
在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同
。
因此，将不重复其详细描述
。
[0022]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多层宽禁带氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
将清洗后的衬底置于
MOCVD
生长设备中并加热，以有机镓化合物作为镓源
、
氧气作为氧源，在加热后的衬底表面生长第一
Ga2O3层；
S2、
将生长有第一
Ga2O3层的衬底置于
MOCVD
生长设备中加热后，以有机锌化合物作为镁源
、
氧气作为氧源，在所述第一
Ga2O3层的表面生长
ZnO
过渡层；
S3、
以有机锌化合物作为锌源
、
有机镁化合物为镁源
、
氧气作为氧源，在所述
ZnO
过渡层表面生长
ZnMgO
层；
S4、
在所述
ZnMgO
层的表面通过蒸镀或旋涂的方法制备
Ga
过渡层；
S5、
将制备有
Ga
过渡层的衬底置于
MOCVD
生长设备中加热，以有机镓化合物作为镓源
、
氧气作为氧源，在所述
Ga
过渡层的表面生长第二
Ga2O3层，制得多层宽禁带氧化物薄膜
。2.
根据权利要求1所述的多层宽禁带氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，使用三氯乙烯
、
丙酮
、
乙醇分别清洗衬底，所述衬底为蓝宝石
、
氧化镁
、
氧化锌
、
铝酸镁中的任意一种；步骤
S3
中，
ZnMgO
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星，刘可为，申德振，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：