【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体光电器件，特别涉及一种基于gan/alscn异质结的日盲探测器及其制备方法。
技术介绍
1、在紫外光谱中，波长范围位于200nm-280nm的光被地球大气层吸收，使得在大气层内该波段光自然不存在，因此探测该波段光的器件也被称为日盲探测器。日盲探测器具有出色的抗干扰能力，较高的灵敏度等特点，常被应用于短波通讯、自动驾驶、火灾预警、新能源等方面。近年来，行业内开始不断突破日盲探测器的极限，对其要求也在向着短波长、高响应速率、高响应度、高探测率等方向发展，因此一些不同宽禁带半导体组合的日盲探测器、基于超晶格的日盲探测器等器件层出不穷。
2、日盲探测器可分为热探测器和光探测器，光探测器又包括光电导型和光伏型。其中光电导型是利用入射光激发材料中的载流子改变材料的电导率来工作的，而光伏型是利用光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的效应来工作。光伏型探测器可以在无外加电源的情况下工作，因此常被称为自供电型探测器。根据光伏型探测器的结构，又可以分为固态型和液态型。其中固态型主要包括pn结型、异质结型、肖特基结型等，而液态型主要为光电化学型。在探测器性能方面，自供电探测器一般展现出更低的暗电流和更快的响应速度。光探测器尽管目前研究的日盲探测器可实现对日盲紫外光的探测，但其响应速率、精度等器件性能仍需要进一步提高。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于gan/alscn异质结的日盲探测器及其制备方法，主要
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种基于gan/alscn异质结的日盲探测器，包括衬底、gan层、alscn层以及电极，所述gan层与所述alscn层构成gan/alscn异质结。
4、在一个实施例中，所述gan层的厚度为200nm-300nm，alscn层的厚度为100nm～200nm。
5、在一个实施例中，所述alscn的表达式为al1-xscxn，x表示sc在al和sc中的原子百分比，x取值为10％-30％。
6、本专利技术还提供了所述基于gan/alscn异质结的日盲探测器的制备方法，包括如下步骤：
7、步骤1，在所述衬底上外延生长所述gan层；
8、步骤2，在所述gan层上外延生长所述alscn层；
9、步骤3，分别在所述gan层和所述alscn层上制备电极。
10、在一个实施例中，所述步骤1，以tmga或tega作为ga源，高纯n2作为n源，使用mocvd工艺外延生长所述gan层，样品生长温度为400-600℃。
11、在一个实施例中，所述步骤2，在所述gan层上的一部分区域外延生长所述alscn层，在另一部分区域上制备电极。
12、在一个实施例中，所述步骤2，以alsc合金靶材作为溅射靶材，通过预溅射去除衬底的表面杂质，之后通入氩气和氮气，在所述样品表面生长alscn薄膜，其中，真空度为9*10-8pa～9*10-7pa，溅射功率为200w～400w，溅射温度为300℃～500℃，溅射时间根据薄膜厚度决定。
13、在一个实施例中，所述步骤2，在外延生长所述alscn层之后，将所得样品置于氮气环境下，加热速率为5℃/s～15℃/s，退火温度600℃～800℃下退火5～10min，并在纯氮条件下冷却。
14、在一个实施例中，所述步骤3，通过掩模版，用电子束蒸发方法在gan层和alscn层上分别制备电极，两处电极使用同一种金属或合金，电极厚度为50nm～100nm。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
16、(1)本专利技术基于gan/alscn异质结的自驱动日盲探测器的不再使用常见algan、ga2o3等铁电材料等作为日盲探测器的异质结材料，而是使用alscn(铝钪氮)。alscn能够通过退极化场调节内置电场的强度及异质结耗尽区的宽度，促进光生载流子的分离和输运，提高其响应速率。
17、(2)在本专利技术中，使用alscn作为异质结材料，alscn有其他铁电材料所没有的高电导率，使得器件性能不受低电导率的影响。
18、(3)alscn与gan有较好的晶格适配度，晶格匹配良好，可通过改变sc组分去改变alscn的带隙，使得两材料的带隙不断接近，界面能级突变程度变小，界面能级变得匹配，进而减少界面载流子复合，解决界面能级不匹配，界面载流子复合严重的问题。同时gan可以作为材料生长的诱导层，提高alscn层的生长质量，从而保证其优异的器件性能。
19、(4)与传统的algan/gan异质结相比，alscn的高自发极化(与alscn晶格结构组成有关)和压电极化，使得在gan/alscn异质界面形成的二维电子气的载流子密度提高了数倍。使得gan/alscn异质结具有高迁移率、高载流子密度，可提高光生载流子的输运、改善光电流与暗电流的比值，进而提高日盲探测器的响应度、精度和抗干扰能力。
20、(5)本专利技术所涉及的制备工艺简单，材料成本较低，制备过程环保安全。本专利技术制备过程中涉及的磁控溅射法、ald、电子束蒸发法、mocvd等成膜方法均为半导体cmos工艺中的常见方法，能与现有cmos工艺有效集成，可以在保证器件优异性能的基础上有效降低生产成本，符合摩尔定律的发展规律。
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1.一种基于GaN/AlScN异质结的日盲探测器，包括衬底、GaN层、AlScN层以及电极，其特征在于，所述GaN层与所述AlScN层构成GaN/AlScN异质结。
2.根据权利要求1所述基于GaN/AlScN异质结的日盲探测器，其特征在于，所述GaN层的厚度为200nm-300nm，AlScN层的厚度为100nm～200nm。
3.根据权利要求1或2所述基于GaN/AlScN异质结的日盲探测器，其特征在于，所述AlScN的表达式为Al1-xScxN，x表示Sc在Al和Sc中的原子百分比，x取值为10％-30％。
4.权利要求1所述基于GaN/AlScN异质结的日盲探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1，以TMGa或TEGa作为Ga源，高纯N2作为N源，使用MOCVD工艺外延生长所述GaN层，样品生长温度为400-600℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2，在所述GaN层上的一部分区域外延生长所述AlScN层，在另一部分区域上制备电
7.根据权利要求4或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2，以AlSc合金靶材作为溅射靶材，通过预溅射去除衬底的表面杂质，之后通入氩气和氮气，在所述样品表面生长AlScN薄膜，其中，真空度为9*10-8Pa～9*10-7Pa，溅射功率为200W～400W，溅射温度为300℃～500℃，溅射时间根据薄膜厚度决定。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2，在外延生长所述AlScN层之后，将所得样品置于氮气环境下，加热速率为5℃/s～15℃/s，退火温度600℃～800℃下退火5～10min，并在纯氮条件下冷却。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3，通过掩模版，用电子束蒸发方法在GaN层和AlScN层上分别制备电极，两处电极使用同一种金属或合金，电极厚度为50nm～100nm。
10.权利要求1所述基于GaN/AlScN异质结的日盲探测器用于短波通讯、自动驾驶、火灾预警的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于gan/alscn异质结的日盲探测器，包括衬底、gan层、alscn层以及电极，其特征在于，所述gan层与所述alscn层构成gan/alscn异质结。
2.根据权利要求1所述基于gan/alscn异质结的日盲探测器，其特征在于，所述gan层的厚度为200nm-300nm，alscn层的厚度为100nm～200nm。
3.根据权利要求1或2所述基于gan/alscn异质结的日盲探测器，其特征在于，所述alscn的表达式为al1-xscxn，x表示sc在al和sc中的原子百分比，x取值为10％-30％。
4.权利要求1所述基于gan/alscn异质结的日盲探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1，以tmga或tega作为ga源，高纯n2作为n源，使用mocvd工艺外延生长所述gan层，样品生长温度为400-600℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2，在所述gan层上的...
【专利技术属性】
技术研发人员：常晶晶，赵浩男，林珍华，袁海东，郭兴，苏杰，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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