【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及日盲光电探测器，尤其涉及一种高响应度自供电日盲光电探测器及其制备方法。
技术介绍
1、具有强抗辐射能力的日盲光电探测器在导弹制导、气象监测、火灾预警和生物医学等领域得到了广泛的关注。与其他类型的光电探测器相比，自供电日盲光电探测器具有无需外加偏压和效率高的优点。为了实现令人满意的光电探测，人们在制备基于宽禁带半导体的高性能光电探测器方面进行了各种研究。在众多的宽禁带二元和三元化合物半导体中，β-ga2o3不仅具有较大的禁带宽度(～4.9ev)，还具有优异的热化学稳定性，是制备日盲光电探测器最合适的材料。
2、具有肖特基结、p-n结等多种结构的自供电β-ga2o3光电探测器已经被制备出来。在这些光电探测器中，p-n结光电探测器以其较高的响应度和较高的外量子效率成为较为常用的器件。由于p型β-ga2o3很难获得，因此通常采用不同材料的异质结来实现p-n结光电探测器。与其他p型氧化物相比，cucro2具有2.95～3.30ev的直接带隙、高达220s·cm-1的电导率和快速的空穴扩散系数，更适合与β-ga2o3形成p-n结。目前报道的cucro2薄膜生长方法有很多，包括射频磁控溅射法、气溶胶辅助化学气相沉积法和水热合成法等。其中，采用气溶胶辅助化学气相沉积法制备的cucro2薄膜的制备过程复杂，且成本较高，而采用水热合成法制备的cucro2薄膜的光电性能较差。
3、现有文献中，β-ga2o3基异质结光电探测器的电学性能如下表所示：
4、
5、由表中可知，现有β-ga2o3基
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种高响应度自供电日盲光电探测器及其制备方法，利用射频磁控溅射的方法在β-ga2o3薄膜上原位生长cucro2薄膜，不仅降低了工艺复杂度和制备成本，而且生长出来的cucro2薄膜表面致密，且厚度稳定均一，从而提高了光电探测器的响应度和外量子效率。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种高响应度自供电日盲光电探测器制备方法，所述方法包括：
3、在衬底上沉积β-ga2o3薄膜；在β-ga2o3薄膜上，通过射频磁控溅射法原位生长cucro2薄膜，与cucro2薄膜构成异质结。
4、在上述技术方案中，本实施例利用射频磁控溅射的方法在β-ga2o3薄膜上原位生长cucro2薄膜，从而完成了cucro2/β-ga2o3异质结的制备。本专利技术省去了制备cucro2/β-ga2o3异质结光电探测器的光刻和刻蚀等步骤，大大降低了工艺复杂度和制备成本，为大量制备cucro2/β-ga2o3异质结光电探测器提供了一种简便的方法。此外，采用本专利技术方法生长出来的cucro2薄膜表面致密，且厚度稳定均一。这种高质量的cucro2薄膜可以使光生载流子具有较高的迁移率，提高了收集效率，从而使光电探测器的性能更加优异。本实施例的光电探测器具有可以与大多数已报道的β-ga2o3基异质结光电探测器相媲美的光电性能，且响应度和外量子效率得到了显著的提升。在偏置电压为0v时，探测器的响应峰位于254nm处。在254nm的紫外光照射下，光暗电流比高达5.7×104，响应度为50ma/w，比探测率为3.7×1012jones，外量子效率为24.6％。进一步地，在众多宽禁带二元和三元化合物半导体中，具有大禁带宽度(～4.9ev)的β-ga2o3具有优异的热化学稳定性，是制备日盲光电探测器最合适的材料。因此在本实施例中，选用β-ga2o3材料。进一步地，现有的在β-ga2o3表面的生长工艺，生长出来的cucro2薄膜结晶质量不高、相纯度不高或者表面粗糙，导致与β-ga2o3之间的能带对齐不理想，带来了载流子阻塞，从而限制了异质结的光电性能。因此本实施例采用射频磁控溅射法，采用该方法生长出来的cucro2薄膜纯度高，且致密性好。同时采用射频磁控溅射法可以在β-ga2o3薄膜上获得均匀性和光滑度很好的cucro2薄膜。专利技术人经过验证，该方法制备效果远好于其他方案。
5、在一些实施例中，所述cucro2薄膜的生长厚度小于β-ga2o3薄膜的沉积厚度。
6、在上述技术方案中，该种设置的目的是为了更好的支撑后续生长的cucro2薄膜。试验过程中发现厚度更大的β-ga2o3薄膜可以起到一个衬底的作用，在支撑cucro2薄膜不会断裂破坏的同时参与导电。反之，则容易生长失败。
7、在一些实施例中，通过射频磁控溅射法原位生长cucro2薄膜，具体地：
8、取一金属掩膜版覆盖于β-ga2o3薄膜的表面，露出需要沉积cucro2薄膜的区域；将样品带有金属掩膜版的那面朝上放入生长腔中进行溅射。
9、在上述技术方案中，通过金属掩膜版制备露出表面积占比50％的cucro2薄膜，最终形成的日盲探测器可以使cucro2和β-ga2o3同时被紫外光照射到，光电探测器具有更大的p-n结照明面积，从而有更多的光生电子-空穴对产生。这种结构可缩短载流子的输运距离，从而降低载流子在输运过程中复合的概率，确保足够多载流子在电极处被收集。此时光电探测器中载流子的产生及输运达到平衡，最终输出更大的光电流。而露出面积的设定是为了实现效果的最优。在本实施例中，1、露出的面积：2mm2(1mm×2mm)；沉积的面积：2mm2(1mm×2mm)。2、上述就是最优值。3、露出的表面形状为长方形。
10、在一些实施例中，通过射频磁控溅射法原位生长cucro2薄膜，具体地：
11、溅射功率为100～130w，氩气流量为30sccm，溅射气压为2.5pa，衬底温度为650℃，溅射时间为40～60min。
12、在上述技术方案中，专利技术人经过大量的实验论证发现，该溅射参数下的cucro2具有更高的结晶质量，这种高质量的cucro2薄膜提高了光生载流子的迁移率和收集效率，从而使光电探测器表现出优异的性能。进一步地，在本实施例中，溅射功率的最优值为100w，对应的溅射时间为60min。
13、在一些实施例中，所述cucro2薄膜的厚度为120nm～130nm。
14、在上述技术方案中，专利技术人经过大量的实验论证发现，该厚度下的光电探测器性能最优。在本实施例中，上下限范围：120nm～130nm，120nm是最优值。
15、在一些实施例中，所述衬底为耐高温衬底。
16、在上述技术方案中，本实施例衬底需要耐高温。因为在上述工艺过程中衬底至少耐温750℃。因为生长cucro2和β-ga2o3薄膜所需的衬底温度分别为650℃和750℃。可选的材料有包括蓝宝石、氮化镓和硅等。
17、在一些实施例中，通过射频磁控溅射法原位生长cucro2薄膜，与cucro2薄膜构成异质结，之后还包括，
18、在cucro2薄膜表面沉积钛电极。...
【技术保护点】
1.一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，
4.如权利要求1或3所述的一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，
5.如权利要求1所述的一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，
6.如权利要求1所述的一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，
7.如权利要求1所述的一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，
8.一种高响应度自供电日盲光电探测器，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法制备而得。
【技术特征摘要】
1.一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，
4.如权利要求1或3所述的一种高响应度自供电日盲光电探测器的制备方法，其特征在于，
5.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟锋，林嘉隆，龙明滔，魏树博，彭行坤，张捷，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
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