【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电子器件，特别涉及一种电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器及制备方法，可用于实现高性能日盲紫外光电探测器。
技术介绍
1、由于大气层的吸收，地球表面几乎不存在波长介于200-280nm的深紫外光，该波段被称为日盲波段，针对该波段的信号探测器被称为日盲紫外探测器。由于日盲紫外探测器的误报率低且隐蔽性高，其具有较高军事价值，此外它还可应用于火灾预警、电晕检测、环境监测等领域，研究和发展日盲紫外探测技术对于民生和国防具有重要意义。
2、氧化镓(ga2o3)的禁带宽度为4.8～5.1ev，其带隙对应的波长正好位于日盲波段，具有高温、高压和化学稳定性，适用于极端各类高温、高压或者高辐射的环境应用，同时其生长工艺稳定、价格低廉，是制备日盲紫外探测器的天然理想材料。目前，基于ga2o3的日盲紫外探测器取得了巨大发展，但是仍然存在诸多问题，尤其是关键性能参数之间的相互制约。譬如，ga2o3中存在大量缺陷态(由氧空位等引起)，这些缺陷态会俘获光生少数载流子，从而使光生多数载流子贡献于光电流；然而一旦失去光照，这些光生少数载流子不能被及时释放，造成光电流缓慢减小，导致持续光电导(ppc)效应，进一步加剧探测器响应度和响应时间的冲突，研究并突破响应度和响应时间相互制约难题对ga2o3探测器的综合性能提升及实用化具有重大的科学意义和实用价值。
3、中国科学技术大学于2020年申请的cn111863981a提出了一种氧化镓日盲光电探测器及其制备方法，包括依次堆放的衬底、氧化镓吸光层和3d叉指电极，其方案是通过将
4、针对以上难题可知，目前市面上的氧化镓日盲光电探测器亦或是无法直接改变氧化镓对紫外光的吸收效率，导致无法兼容响应度和响应时间，亦或是需要通过辅助工艺结构来改变氧化镓对紫外光的吸收效率，导致工艺较为复杂。
技术实现思路
1、本方案提供了一种电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器及制备方法，从光学增益角度突破日盲紫外光电探测器的响应度和响应时间相互制约难题，对叉指电极进行光栅化处理，且在纵向方向上设置纳米腔结构以引入法布里-珀罗(fp)谐振腔模式以提高氧化镓的光吸收能力，同步提升日盲紫外光电探测器的响应度和响应时间。
2、为实现以上目的，本方案提供了一种电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，包括：自下而上依次布设的反射层、补偿层、有源层以及光栅电极，其中反射层为金属al，补偿层采用al2o3沉积在金属材质的反射层上，有源层采用β-ga2o3材料，光栅电极为电极叠层结构，且为周期排列的叉指电极形成的光栅结构，周期为80-130nm。
3、在另一些实施例中，本方案提供了电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器的制备方法，包括：
4、在反射层上以原子层沉积工艺生长al2o3材料得到补偿层；
5、在补偿层上以金属有机化合物化学气相沉积工艺生长β-ga2o3薄膜得到有源层；
6、在有源层上以电子束光刻工艺形成单侧光栅电极图案的掩膜层，并在掩膜层上沉积ti/al电极，利用剥离工艺去除多余光刻胶和金属得到单侧的光栅电极；
7、在有源层的另一侧以电子束光刻工艺形成单侧光栅电极图案的掩膜层，并在掩膜层上沉积ti/al电极，利用剥离工艺去除多余光刻胶和金属得到另一侧的光栅电极。
8、相较现有技术，本技术方案具有以下特点和有益效果：
9、1.本方案直接对叉指电极进行光栅化处理得到光栅电极并对几何尺寸和周期进行合理设计，使得光栅电极产生表面等离激元形成强局域光场以增强氧化镓层的光吸收能力，且增益波段可通过调整光栅电极的几何尺寸和周期调整，这些光栅电极在周期排列会相互耦合进一步强化光学模式，在保留光栅电极载流子收集功能的同时引入光学增益，形成的氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器无需引入额外光学微纳结构即可增强光吸收能力，换言之，本方案仅通过设计光栅电极的结构尺寸和排列周期即可实现氧化镓吸收效率提升，避免引入额外的光学结构。由于支持深紫外光学谐振的光栅电极间距小，光生载流子迁移时间短，最终达到探测器响应度和响应时间同步提升的目的。
10、2.在纵向结构上引入了纳米腔(fp)模式辅助光栅电极提供光学增益，增强氧化镓光吸收能力，进一步提高光电探测器的量子效率。
11、3.该光电探测器中两侧的光栅电极依次制备，降低工艺难度，最小间距变为两倍。由于无需引入额外光学微纳结构，相较于常规的微纳结构集成探测器，工艺复杂度明显降低。
12、4.该光电探测器可沉积不同金属电极，包括纯al、ni/al、cr/al等形成非对称电极，实现肖特基结型探测器，具备结构可拓展性。
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1.一种电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，叉指电极中的每个电极的宽度为30-80nm。
3.根据权利要求1所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，光栅电极的金属为叠层结构，叠层结构的上层为Al，下层选自Ti，Al的一种；或者，光栅电极的金属为叠层结构，叠层金属的上层为Al，下层选自W，Cr，Ni，Cu，Ag，Pt金属的一种。
4.根据权利要求1所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，光栅电极在有源层界面形成表面等离激元。
5.根据权利要求1所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，反射层、补偿层和有源层共同作用形成纳米腔结构。
6.根据权利要求1所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，通过调整光栅电极的结构参数和周期调控表面等离激元，当光栅电极的周期变大时，光增益波段或者共振波长会红移；当光栅电极的周期变小时，光增益波段或者共振波长会蓝移。
7.一种电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，光栅电极为电极叠层结构，且为周期排列的叉指电极形成的光栅结构，周期为80-130nm。
9.根据权利要求7所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，以三甲基铝Al(CH3)3作为前驱体、去离子水作为氧化剂，在120℃条件下生长得到Al2O3材料作为补偿层。
10.根据权利要求7所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，在掩膜层上沉积Ti/Al电极的工艺包括但不限于电子束沉积、热蒸镀和磁控溅射工艺的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，叉指电极中的每个电极的宽度为30-80nm。
3.根据权利要求1所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，光栅电极的金属为叠层结构，叠层结构的上层为al，下层选自ti，al的一种；或者，光栅电极的金属为叠层结构，叠层金属的上层为al，下层选自w，cr，ni，cu，ag，pt金属的一种。
4.根据权利要求1所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，光栅电极在有源层界面形成表面等离激元。
5.根据权利要求1所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，反射层、补偿层和有源层共同作用形成纳米腔结构。
6.根据权利要求1所述的电极光栅化氧化镓纳米腔日盲紫外光电探测器，其特征在于，通...
【专利技术属性】
技术研发人员：方慈浙，杨家泳，刘艳，韩根全，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学杭州研究院，
类型：发明
国别省市：
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