一种Al局域场增强的β-Ga2O3纳米带光电晶体管及其制备方法技术

技术编号：41295612 阅读：4 留言：0更新日期：2024-05-13 14:45

本发明专利技术公开了一种Al局域场增强的β‑Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米带光电晶体管及其制备方法，针对现有技术中三端β‑Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;DUV探测器性能不足的问题提出本方案。包括SiO<subgt;2</subgt;/p<supgt;2+</supgt;‑Si衬底，所述SiO<subgt;2</subgt;/p<supgt;2+</supgt;‑Si衬底下层为重掺杂P型Si层，上层为第一SiO<subgt;2</subgt;层；在所述SiO<subgt;2</subgt;/p<supgt;2+</supgt;‑Si衬底上设有互相隔离的源极和漏极；在源极和漏极之间设有β‑Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米带；在所述β‑Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米带上表面制备有均匀分布的Al纳米颗粒。优点在于，附着在β‑Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米带沟道上且均匀分布的Al纳米颗粒能够在深紫外光照下产生强烈的等离激元共振吸收，形成高强度的局域场，增强β‑Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米带光电探测器的DUV光响应性能，为Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;基器件应用在深紫外探测领域奠定坚实的基础。此外，Al纳米颗粒层/β‑Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米带复合结构器件可重复性强，成品率高，实现了器件的微型化。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应用在光电技术的β-ga2o3微纳三端器件，尤其涉及一种al局域场增强的β-ga2o3纳米带光电晶体管及其制备方法。

技术介绍

1、近年来，宽带隙半导体β-ga2o3由于其优异的性能引起了科研人员广泛的兴趣，例如较高的理论击穿电场ebr(～8mv/cm)、超宽的带隙eg(4.7-5.3ev)、超大的baliga优值(～3214.1)、良好的热稳定性与化学惰性等。此外，相比于其他宽带隙材料，β-ga2o3的另一个独特性质在于可以通过常见的胶带剥离法获得准二维的β-ga2o3纳米带。这一切使得β-ga2o3在未来应用中具备广泛的可行性。高质量的β-ga2o3衬底可应用在深紫外(duv)探测器、气体传感器、磁性半导体以及大功率电子设备。在这些应用中，duv探测器无论是在军用还是民用领域都拥有着巨大的市场，例如导弹警报、火焰监测及环境检测等。目前，科研人员已报道了多种基于不同形式的β-ga2o3的深紫外探测器，包括激光分子束外延(l-mbe)生长的薄膜、金属有机化学气相沉积(mocvd)生长的薄膜、导模法生长的单晶块体以及纳米带等。这些uv探测器均展现出了较小的暗电流和较快的响应，但是它们的光电性能都严重地依赖于β-ga2o3薄膜或单晶块体本身的生长质量，并且器件的光响应度偏小。

2、最近，li等人(adv.mater.,2012,24,845-849)和pryce等人(appl.phys.lett.,2010,96,153501)通过将ag、au等离激元纳米颗粒复合在gan发光二极管(leds)和ingan太

3、目前β-ga2o3 duv探测器的研制仍处于发展初期，目前有关金属纳米结构复合β-ga2o3微纳三端器件的研究始终缺乏。

技术实现思路

1、本专利技术目的在于提供一种al局域场增强的β-ga2o3纳米带光电晶体管及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、本专利技术中所述一种al局域场增强的β-ga2o3纳米带光电晶体管包括sio2/p2+-si衬底，所述sio2/p2+-si衬底下层为重掺杂p型si层，上层为第一sio2层；在所述sio2/p2+-si衬底上设有互相隔离的源极和漏极；在源极和漏极之间设有β-ga2o3纳米带；在所述β-ga2o3纳米带上表面制备有均匀分布的al纳米颗粒；

3、重掺杂p型si层、第一sio2层、β-ga2o3纳米带、源极、漏极组成β-ga2o3纳米带底栅场效应晶体管，其中重掺杂p型si层作为栅极。

4、本专利技术中所述所述制备方法，包括以下步骤：

5、s1.制备样品的sio2/p2+-si衬底；

6、s2.制备β-ga2o3纳米带底栅场效应晶体管；

7、s3.制备al纳米颗粒。

8、本专利技术中所述一种al局域场增强的β-ga2o3纳米带光电晶体管及其制备方法，其优点在于，附着在β-ga2o3纳米带沟道上且均匀分布的al纳米颗粒能够在深紫外(200-280nm)光照下产生强烈的等离激元共振吸收，形成高强度的局域场，增强β-ga2o3纳米带光电探测器的duv光响应性能，为ga2o3基器件应用在深紫外探测领域奠定坚实的基础。此外，al纳米颗粒层/β-ga2o3纳米带复合结构器件可重复性强，成品率高，实现了器件的微型化。

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【技术保护点】

1.一种Al局域场增强的β-Ga2O3纳米带光电晶体管，其特征在于，包括SiO2/p2+-Si衬底，所述SiO2/p2+-Si衬底下层为重掺杂P型Si层，上层为第一SiO2层；在所述SiO2/p2+-Si衬底上设有互相隔离的源极和漏极；在源极和漏极之间设有β-Ga2O3纳米带；在所述β-Ga2O3纳米带上表面制备有均匀分布的Al纳米颗粒；

2.根据权利要求1所述一种Al局域场增强的β-Ga2O3纳米带光电晶体管，其特征在于，第一SiO2层厚度为110nm。

3.根据权利要求1所述一种Al局域场增强的β-Ga2O3纳米带光电晶体管，其特征在于，单个Al纳米颗粒的直径为50至250nm。

4.如权利要求1至3任一项所述β-Ga2O3纳米带光电晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：在重掺杂p型Si层上制备第一SiO2层；依次用丙酮、乙醇、去离子水进行超声波清洗，用氮气吹干制得所述SiO2/p2+-Si衬底。

6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：

7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：

...

【技术特征摘要】

1.一种al局域场增强的β-ga2o3纳米带光电晶体管，其特征在于，包括sio2/p2+-si衬底，所述sio2/p2+-si衬底下层为重掺杂p型si层，上层为第一sio2层；在所述sio2/p2+-si衬底上设有互相隔离的源极和漏极；在源极和漏极之间设有β-ga2o3纳米带；在所述β-ga2o3纳米带上表面制备有均匀分布的al纳米颗粒；

2.根据权利要求1所述一种al局域场增强的β-ga2o3纳米带光电晶体管，其特征在于，第一sio2层厚度为110nm。

3.根据权利要求1所述一种al局域场增强的β-ga2o3纳米带光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金鑫，李斌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：

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