一种基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器及其制备方法与流程

本发明涉及一种基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器及其制备方法。

背景技术：

1、光电探测技术在国民生产与生活过程中具有重要的意义。相比于常见的可见光探测与红外探测，紫外探测在导弹预警、紫外通信、火灾监测等领域也显得非常关键。太阳光在照射到地球表面时，波长较短，能量较大的部分紫外光会被强烈地吸收，从而在紫外探测过程中，这部分波段的紫外光背景噪声可以基本忽略。通常将工作在200nm-280nm波段的探测器称为日盲紫外探测器。由于背景干扰噪声小的特点，日盲紫外探测器越来越引起人们的关注。

2、材料是基础，为了得到性能优异的探测器需要选择合适的材料。硅基探测器依赖其成熟的工业体系具有较大的优势，然而由于硅材料带隙小，对可见光具有强烈地响应，需要额外的滤光片，从而增加了器件的成本。超宽带隙半导体材料依靠其带隙优势，可以不需要滤光片进行高效工作，从而优势明显。在超宽带隙半导体材料中，作为二元化合物的氧化镓(带隙4.9ev)，由于不需要像其他三元化合物那样复杂的掺杂生长工艺，以及化学性质稳定、生长成本低廉等优点，是制备日盲紫外探测器的理想材料。

3、光电探测是将光转化为电的过程。光吸收作为第一步，对探测器的探测性能具有重要的影响。为了增强光吸收，可以通过引入表面等离激元纳米颗粒、超结构等方式。然而，这些微纳结构的引入不仅依赖先进的微纳加工技术，而且增加了器件制备的复杂度。制备过程复杂度的提高，不仅影响最终产品的良率，而且增加生产周期与成本，严重阻碍其商业化进程。

4、因此，设计与制备一种结构简单、性能优异的氧化镓日盲紫外探测器对于推动其走向商业化应用具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明将微腔结构引入到氧化镓日盲紫外探测器中，提供了一种结构简单、性能优异的器件结构制备方法，其中微腔由相互平行、间隔一定距离的高反射金属层、半透明金属层与间隔层组成。

2、本发明提供一种基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器，包括衬底、高反射金属层、氧化镓层、半透明金属层、第一接触电极和第二接触电极。

3、本发明提供的一种基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)在衬底上沉积一层高反射金属层；

5、(2)在高反射金属层上沉积氧化镓层并进行退火处理；

6、(3)在氧化镓层上沉积半透明的金属层；

7、(4)沉积第一接触电极与第二接触电极并进行退火处理完成探测器件的制备。

8、进一步的，衬底为氧化镓衬底、蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底、铝衬底或铜衬底。

9、进一步的，沉积高反射金属层、半透明金属层、第一接触电极与第二接触电极采用热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射、原子层沉积中任意一种方法制备。

10、进一步的，高反射金属层采用ti/au、ni/au、mg/au、ti/au/ni、pt、ir、pd、au、ti、ni、cu、al、mo中任意一种或几种制备，厚度为50nm～1000nm。

11、进一步的，沉积氧化镓层采用分子束外延、金属有机化学气相沉积、喷雾化学气相沉积、卤化物气相外延、脉冲激光沉积、磁控溅射、原子层沉积中任意一种方法制备，厚度为10nm～1000nm。

12、进一步的，对沉积的氧化镓层进行后退火处理，退火氛围为氮气、氩气、氧气中任意一种或几种，退火温度为100℃～1200℃，退火时间为10s～3600s。

13、进一步的，半透明金属层采用ti/au、ni/au、mg/au、ti/au/ni、pt、ir、pd、au、ti、ni、cu、al、mo中任意一种或几种制备，厚度为1nm～50nm。

14、进一步的，第一接触电极与第二接触电极采用ti/au、ni/au、mg/au、ti/au/ni、pt、ir、pd、au、ti、ni、cu、al、mo、ito、azo中任意一种或几种制备，厚度为20nm～1000nm，第一接触电极与第二接触电极可以相同也可以不同。

15、进一步的，第一接触电极与第二接触电极在探测器的同一侧或者两侧。

16、进一步的，对沉积的第一接触电极与第二接触电极进行快速热退火处理，退火氛围为氮气、氩气中任意一种或几种，退火温度为60℃～800℃，退火时间为1s～1200s。

17、与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

18、(1)本发明通过引入由相互平行、间隔一定距离的高反射金属层、半透明金属层与间隔层组成的金属微腔来在较薄氧化镓薄膜中增强目标紫外光的吸收，有利于提高紫外探测器的探测性能。

19、(2)本发明利用导电的金属薄膜在厚度较厚时具有高反射率、较薄时具有半透明且具有一定反射率的性质，将上下金属层既作为微腔结构的反射镜，又作为上下导电电极，巧妙地简化了器件结构。

20、(3)本发明采用半透明的金属层使得探测器的受光面积极大地增大，从而利于探测性能的提高。

21、(4)本发明设计与制备的氧化镓日盲紫外探测器结构简单、成本低廉，不需要复杂的微纳加工技术，为其走向大规模成熟的商业化应用提供了可能。

1.一种基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，包括：衬底、高反射金属层、氧化镓层、半透明金属层、第一接触电极和第二接触电极。

2.一种基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于，包括：

3.如权利要求2所述的基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于：

4.如权利要求2所述的基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于：

5.如权利要求2所述的基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于：

6.如权利要求2所述的基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于：

7.如权利要求2所述的基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于：

8.如权利要求2所述的基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于：

9.如权利要求2所述的基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于：

10.如权利要求2所述的基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于：

11.如权利要求2所述的基于微腔结构的氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于：