一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管及其制备方法

一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管及其制备方法
技术领域
1.本发明属于半导体光电探测器技术领域，具体涉及一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管及其制备方法。


背景技术：

2.光电探测器在国民生活与军事中应用广泛。晶体管型光电探测器具有输入电阻高、噪声小、动态范围大、功耗低、安全工作区域宽、易于集成等优点，可以在低偏压下实现高电流输出增益，有望与读出电路芯片互联实现成像器件的研发，在成像等领域具有良好的应用前景。
3.基于硅、锗、iii族砷化物、硫化铅等传统半导体材料制成的光电探测器在光纤通信、激光测距、工业控制、导弹制导、红外传感等领域中得到了广泛地应用。然而，这些器件受半导体材料特性的影响无法工作在极端环境下。与这些传统半导体材料相比，宽禁带半导体材料具有禁带宽度大、饱和电子速度高、电子迁移率高、介电常数小以及导电性能好等优点，这使得基于宽禁带半导体材料的功率器件具有临界击穿场强高、寄生电容小、工作温度高等特点。与其它第三代宽禁带半导体材料相比，碳化硅(sic)材料的研究起步最早，技术最成熟，且在光吸收、缺陷态密度等方面优势十分明显。sic呈现多种晶体构型，常见的有3c-sic、4h-sic和6h-sic。其中，4h-sic具有更高的载流子迁移率，在实际应用中更有优势。常见的4h-sic基光电探测器均为两端型，主要包含金属-半导体-金属(msm)结构光电探测器、肖特基势垒结构光电探测器、pn光电管、p-i-n光电管、雪崩二极管等，它们的响应率普遍偏低。而具有三端结构的4h-sic晶体管型光电探测器能实现高电流增益，在近年来倍受关注。经调研，已经报道的所有晶体管型4h-sic基紫外探测器均包含掺杂4h-sic功能层，但这些掺杂层需通过外延或离子注入等工艺获得，制造工艺较为复杂，导致器件成本较高。并且，已经报道的所有4h-sic基光电晶体管只能响应紫外光，对可见、近红外光几乎不响应。因此，探寻一种低成本、高增益的4h-sic基宽谱光电晶体管及其制备方法具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管及其制备方法，以实现光电信号的高性能探测。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管，包括4h-sic基底，所述4h-sic基底的硅面上设置第一ag纳米颗粒电极和第二ag纳米颗粒电极，第一ag纳米颗粒电极和第二ag纳米颗粒电极之间设置有间隙；第一ag纳米颗粒电极和第二ag纳米颗粒电极为随机分布ag纳米颗粒形成，其为通过循环伏安退火法对制备4h-sic基底的硅面上的ag薄膜层进行作用制备得到；
6.所述4h-sic基底的碳面上设置有氧化铝层，所述氧化铝层上设置有栅极ag层；
7.所述第一ag纳米颗粒电极和第二ag纳米颗粒电极分别作为源极和漏极，所述栅极ag层作为栅极。
8.所述第一ag纳米颗粒电极和第二ag纳米颗粒电极中，ag纳米颗粒直径为170nm
±
20nm，颗粒高度为100nm
±
20nm，颗粒与颗粒之间的间隙宽度250nm
±
20nm；
9.所述第一ag纳米颗粒电极和第二ag纳米颗粒电极为方形，边长为230μm
±
50μm。
10.所述第一ag纳米颗粒电极和第二ag纳米颗粒电极之间设置的间隙宽度为：30μm
±
10μm。
11.所述4h-sic基底的厚度为100～1000μm，氧化铝层的厚度为0.6nm
±
0.12nm，栅极ag层的厚度为100nm
±
20nm。
12.此外，本发明还提供了所述的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管的制备方法，包括以下步骤：
13.s1、通过原子力显微镜对碳化硅基底进行碳面与硅面的标定，并对碳化硅基底进行清洗和烘干；
14.s2、利用原子层沉积技术在4h-sic基底的碳面面沉积氧化铝层；
15.s3、在4h-sic基底的硅面设置掩膜版，利用磁控溅射技术在4h-sic基底的硅面沉积用于制备第一ag纳米颗粒电极和第二ag纳米颗粒电极的ag薄膜层；
16.s4、利用磁控溅射技术在氧化铝层一侧制备栅极ag层；
17.s5、利用循环伏安退火法，将步骤s3制备好的ag薄膜层转变为用作源、漏电极的第一ag纳米颗粒电极和第二ag纳米颗粒电极。
18.所述步骤s5中的具体方法为：
19.s501、在所述ag薄膜层中选用两个相邻方形ag薄膜作为作为源极和漏极，采用共源极接法，分别将源极、漏极和栅极与电源连接；
20.s502、向源极供电-15v偏压，向栅极供给从-200v至200v变化的电压，电压增幅为2v，每个偏压稳定2s时间，电压循环扫描多次至漏电流id激增时，停止扫描，实现了对ag薄膜退火的效果，形成了用作源电极与漏电极的ag纳米颗粒层。
21.所述步骤s501中，源极与第一电源的高电平端连接，栅极与第二电源的高电平端连接，漏极与第一电源的低电平端连接，第一电源和第二电源的低电平端共地连接。
22.所述步骤s3中采用的掩膜版为铜网掩膜版，铜网掩膜版的几何参数为方形网格边长为230μm
±
50μm，肋宽30
±
10μm，厚度20-30μm；溅射的ag薄膜层的厚度为15nm
±
5nm。
23.所述步骤s2中的具体方法为：
24.s201、打开原子层沉积系统循环水制冷，充气打开舱门，将三甲基铝和水蒸气原料瓶与手动阀门紧密安装，关闭舱门，通过电脑设置沉积室温度为150℃，待温度稳定后，设置载气流量为30sccm，设置各原料的通入种类、时间、流量、反应时间以及清理时间，控制沉积速度为0.06nm每循环。设置等待时间为1分钟，开始预沉积40循环；
25.s202、预沉积结束后，充气打开舱门，将加载了4h-sic基底碳面朝上载在原子层沉积室，设置合适的循环次数，开始正式沉积；
26.s203、达到沉积膜厚要求时，沉积自动完成，等待沉积室温度降至室温时，充气取出样品。
27.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
28.1、本发明提供了一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管及其制备方法，通过在4h-sic半导体一侧设置第一ag纳米颗粒电极和第二ag纳米颗粒电极分别作为源极和漏极，
另一侧设置原子级厚的氧化铝层和栅极ag层得到。其中，ag纳米颗粒电极为利用循环伏安退火法对ag膜电极作用得到。本发明中，通过ag纳米颗粒电极层的激发表面等离激元产生热载流子注入的作用，使得本发明与未使用循环伏安退火的对照光电晶体管器件相比，亮电流获得了显著提升。当栅源电压v
gs
＝3v且源漏电压v
sd
＝20v时，在375nm波长(10.2mw/cm2)光照射下，本发明的亮态漏电流id为1.5
×
10-4
a，较之对照器件的(9.1
×
10-8
a)提升了1647倍。
29.2、本发明能实现对300-900nm宽谱入射光的探测，响应率均在100a/w以上，特别地，在360nm波长下，响应率为4.2
×
105a/w。
30.3、本发明的瞬态响应速度快，可以对入射脉冲光信号做出稳定响应，响应速度约为1.34s。
31.因此，本发明实现了一种具有极高增益的4h-sic基宽谱光电晶体管，其探测性能优越，并且制备工艺非常简单、成本较为低廉。
附图说明
32.图1为本发明实施例提供的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管的结构示意图。其中，1为4h-sic层，2为氧化铝层，3为第一ag纳米颗粒电极，4为第二ag纳米颗粒电极，5为栅极ag层。
33.图2为本发明实施例提供的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管在循环伏安退火前，用作源极或漏极的方形ag膜阵列的显微形貌图。
34.图3为本发明实施例提供的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管在循环伏安退火后，形成作源极或漏极的ag纳米颗粒层表面的sem形貌图。
35.图4为本发明实施例提供的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管及其对照器件在v
gs
为3v时，亮态时id随v
sd
的变化关系图，光照条件：波长375nm，功率密度10.2mw/cm2。
36.图5为本发明实施例提供的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管在v
gs
从-18v到18v变化时，亮态时id随v
sd
的变化关系图，光照条件：波长375nm，功率密度10.2mw/cm2。
37.图6为本发明实施例提供的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管在300nm-900nm波长范围内的响应率谱，偏压条件：v
gs
＝3v且v
sd
＝200v时，光照条件：氙灯光源外加单色仪出单色光，功率密度在μw/cm2水平。
38.图7为本发明提出的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管在375nm波长下的线性动态范围性能图，测试时的偏压条件：v
gs
＝3v且v
sd
＝200v时。
39.图8为本发明提出的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管的瞬态电流响应图，测试时的偏压条件：v
gs
＝3v且v
sd
＝200v时，光照条件：波长375nm，功率密度10.2mw/cm2。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.实施例一
42.如图1所示，本发明实施例提供了一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管，包括4h-sic基底1，所述4h-sic基底1的硅面上设置第一ag纳米颗粒电极3和第二ag纳米颗粒电极4，第一ag纳米颗粒电极3和第二ag纳米颗粒电极4之间设置有间隙；第一ag纳米颗粒电极3和第二ag纳米颗粒电极4为随机分布ag纳米颗粒形成，其为通过循环伏安退火法对制备4h-sic基底1的硅面上的ag薄膜层进行作用制备得到；所述4h-sic基底1的碳面上设置有氧化铝(al2o3)层2，所述氧化铝层2上设置有栅极ag层5；所述第一ag纳米颗粒电极3和第二ag纳米颗粒电极4分别作为源极和漏极，所述栅极ag层5作为栅极。
43.具体地，本实施例中，在4h-sic的硅面上方加载铜网掩膜版后，利用磁控溅射技术，制备了可分别用作对照器件的源电极与漏电极的若干个方形金属电极，然后在碳面上制备氧化铝层2和栅极ag层5，如图2所示，任意两个相邻的方形金属电极都可以分别当作源电极与漏电极使用。当把该器件连接电源，通过循环伏安退火法进行处理后，其源电极与漏电极形貌发生变化，形成如图3所示的ag纳米颗粒，即得到了本发明的宽光谱光电晶体管。该ag纳米颗粒层具有高效吸收宽谱入射光的能力，能产生大量的热载流子，这些热载流子信号可跨越势垒注入到4h-sic内部，进而引起4h-sic内的电导率分布发生变化。4h-sic的电导率变化是后续晶体管放大行为产生的前提。
44.本实施例中，循环伏安退火前ag膜的厚度15nm
±
5nm，退火时v
gs
施加-15v偏压，v
sd
施加从-200v至200v变化的电压，电压增幅为2v，每个偏压稳定2s时间，循环扫描一定次数(50
±
10次)时，漏电流id激增，此时停止扫描，便制得用作源、漏电极的ag纳米颗粒。
45.具体地，本实施例中，所述第一ag纳米颗粒电极3和第二ag纳米颗粒电极4中，ag纳米颗粒直径为170nm
±
20nm，颗粒高度为100nm
±
20nm，颗粒与颗粒之间的间隙宽度250nm
±
20nm。
46.所述第一ag纳米颗粒电极3和第二ag纳米颗粒电极4为方形，边长为230μm
±
50μm。所述第一ag纳米颗粒电极3和第二ag纳米颗粒电极4之间设置的间隙宽度为：30μm
±
10μm。所述4h-sic基底1的厚度为100～1000μm，氧化铝层2的厚度为0.6nm
±
0.12nm，栅极ag层5的厚度为100nm
±
20nm。
47.优选地，本实施例中，所述第一ag纳米颗粒电极3和第二ag纳米颗粒电极4中，ag纳米颗粒直径为170nm
±
2nm，颗粒高度为100nm
±
2nm，颗粒与颗粒之间的间隙宽度250nm
±
2nm。
48.进一步，本实施例在4h-sic基底的硅面上方加载铜网掩膜版后，利用磁控溅射技术，沉积用于制备源电极与漏电极的方形ag膜，任意两个相对的电极都可以分别当作循环伏安退火时的源电极与漏电极使用。而底部栅电极在制作时，不加载任何掩膜。具体测试过程中，采用共源接法，源级接地。
49.具体地，本实施例中，退火前源电极和漏电极为方形电极，其边长为230μm
±
50μm，退火前源电极、漏电极的厚度均为15nm
±
5nm，退火前源极和漏极之间的距离为30μm
±
10μm。
50.优选地，本实施例中，退火前源电极和漏电极为方形电极，其边长为230μm
±
1μm，退火前源电极、漏电极的厚度均为15nm
±
1nm，退火前源极和漏极之间的距离为30μm
±
1μm。
51.进一步地，本实施例中，4h-sic基底为半绝缘型，呈弱n型，其电阻率在1e13ohm
·
cm至1e15 ohm
·
cm之间。
52.优选地，本实施例中，4h-sic基底为半绝缘型，呈弱n型，其电阻率在5e13ohm
·
cm至5e14 ohm
·
cm之间。
53.优选地，本实施例中，所述4h-sic基底的厚度为500μm
±
20μm，氧化铝层2的厚度为0.6nm
±
0.06nm，栅极ag层的厚度为100nm
±
5nm。
54.本发明实施例提供了一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管及其制备方法。通过在4h-sic半导体一侧设置源极ag纳米颗粒层和漏极ag纳米颗粒层，另一侧设置原子级厚的氧化铝层和栅极ag层，制成了4h-sic基宽谱光电晶体管。具体地，源极ag纳米颗粒层和漏极ag纳米颗粒层是在制作了电极ag膜的基础上，进一步通过循环伏安退火法制得。ag纳米颗粒层起到激发表面等离激元产生热载流子注入的作用。本发明与未使用循环伏安退火的对照光电晶体管器件相比，亮电流获得了显著提升。当栅源电压v
gs
＝-6v且源漏电压v
sd
＝20v时，在375nm波长(10.2mw/cm2)光照射下，本发明的亮态漏电流id为1.5
×
10-4
a，较之对照器件的(9.1
×
10-8
a)提升了1647倍。本发明能实现对300-900nm宽谱入射光的探测，响应率均在100a/w以上。因此，本发明实现了一种具有极高增益的4h-sic基宽谱光电晶体管，并且其制备工艺非常简单、成本较为低廉。
55.实施例二
56.本发明实施例二提供了一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管的制备方法，本实施例中，所使用的材料有：
57.4h-sic基底、ag靶材、去离子水、硝酸、洗洁精、丙酮、无水乙醇、铜网掩膜。其组合用量及筛选标准如下：
58.4h-sic基底：半绝缘型，呈弱n型，其电阻率在1e14 ohm
·
cm，面积20mm
×
20mm，厚度500μm；
59.ag靶材：固体，铜背板绑定，99.999％纯度；
60.去离子水：h2o 8000ml
±
50ml；
61.硝酸：hno3，68％
62.洗洁精：2
±
0.5ml；
63.丙酮：ch3coch3250 ml
±
5ml；
64.无水乙醇：c2h5oh 500ml
±
5ml；
65.铜网掩膜：铜；网状，肋宽30μm，网格边长为230μm，厚度20～30μm。
66.本实施例提供的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管的制备方法，具体包括以下几个步骤。
67.s1、通过原子力显微镜对碳化硅基底进行碳面与硅面的标定，并对碳化硅基底进行清洗和烘干。
68.所述步骤s1中，对4h-sic基底进行清洗的方法为：
69.s101、将4h-sic基底放入聚四氟乙烯烧杯中，随后将浓硝酸加入至聚四氟乙烯烧杯中，用铝箔纸盖住烧杯口，超声浸泡20min以上，随后将4h-sic基底取出并用清水冲净，去除残留的溶液；
70.s102、在4h-sic基底的表面上涂敷洗洁精和去污剂，反复揉搓直至用清水冲洗时，4h-sic基底表面能形成均匀的水膜；
71.s103、接着，将4h-sic基底垂直放置在烧杯架并置于玻璃烧杯中。按次序加入去离
子水、丙酮、无水乙醇各超声15min。超声结束后，将清洗干净的4h-sic基底放入装有异丙醇的烧杯中保存备用。
72.s2、利用原子层沉积技术在4h-sic基底的碳面面沉积氧化铝层2。
73.所述步骤s2中的具体方法为：
74.s201、打开原子层沉积系统循环水制冷，充气打开舱门，将三甲基铝和水蒸气原料瓶与手动阀门紧密安装，关闭舱门，通过电脑设置沉积室温度为150℃，待温度稳定后，设置载气流量为30sccm，设置各原料的通入种类、时间、流量、反应时间以及清理时间，控制沉积速度为0.06nm每循环。设置等待时间为1分钟，开始预沉积40循环。
75.s202、预沉积结束后，充气打开舱门，将加载了4h-sic基底碳面朝上载在原子层沉积室，开始正式沉积，设置合适的循环次数，已达到所需的膜厚要求(0.6nm)。
76.s203、达到沉积膜厚要求时，沉积自动完成，等待沉积室温度降至室温时，充气取出样品，金属掩膜版不卸除，准备进入下一步。之后，仪器抽真空，关闭手动阀门，将管道里所有残余原料排空。再充气至大气压，关闭真空泵、停止加热，待温度降至室温，关闭设备的电源开关。
77.s3、在4h-sic基底的硅面设置掩膜版，利用磁控溅射技术在4h-sic基底的硅面沉积用于制备第一ag纳米颗粒电极3和第二ag纳米颗粒电极4的ag薄膜层。
78.所述步骤s3中采用的掩膜版为铜网掩膜版，铜网掩膜版的几何参数为方形网格边长为230μm
±
50μm，肋宽30
±
10μm，厚度20-30μm；溅射的ag薄膜层的厚度为15nm
±
5nm。
79.所述步骤s3中的具体方法为：
80.s301、在4h-sic基底的硅面贴上铜网掩膜；
81.s302、将ag靶材安装在磁控溅射镀膜机的靶头上。之后，将贴有铜网的4h-sic基底放置在磁控溅射镀膜机的样品托上，注意保护已经做好的膜层。旋转样品托盘，使4h-sic基底位于ag靶材正上方。
82.s303、关闭磁控溅射舱门，在显示屏上点击一键启动，并打开真空计与分子泵，舱体压强达到10-4
pa时，依次打开氩气磁控阀、机械阀、流量计，选择合适的氩气流量，随后调节分子泵的插板阀将腔体压强维持在2pa。
83.s304、打开溅射电源，调节溅射所需功率(在启辉后后，可进一步通过插板阀调节压强，使得溅射速率达到成膜要求)。先预溅射10分钟，再进行正式溅射。
84.s305、达到需要的膜厚时，依次关闭大挡板、射频溅射电源。最后，从镀膜室取出器件，用镊子慢慢揭开胶带卸除铜网。
85.s4、利用磁控溅射技术在氧化铝层2一侧制备栅极ag层。
86.所述步骤s4中的具体方法为：
87.s401、确认ag靶材安装在磁控溅射镀膜机的靶头上。之后，将4h-sic基底放置在磁控溅射镀膜机的样品托上，沉积了al2o3层的一面为待沉积面，此面朝下，注意保护已经做好的膜层。旋转样品托盘，使4h-sic基底位于ag靶材正上方。
88.s402、关闭磁控溅射舱门，在显示屏上点击一键启动，并打开真空计与分子泵，舱体压强达到10-4
pa时，依次打开氩气磁控阀、机械阀、流量计，选择合适的氩气流量，随后调节分子泵的插板阀将腔体压强维持在2pa。
89.s403、打开溅射电源，调节溅射所需功率(在启辉后，可进一步通过插板阀调节压
强，使得溅射速率达到成膜要求)。先预溅射10分钟，再进行正式溅射。
90.s404、达到需要的膜厚时，依次关闭大挡板、射频溅射电源。最后，从镀膜室取出器件，待用。
91.s5、利用循环伏安退火法，将步骤s3制备好的ag薄膜层转变为用作源、漏电极的第一ag纳米颗粒电极和第二ag纳米颗粒电极。
92.所述步骤s5中的具体方法为：
93.s501、在所述ag薄膜层中选用两个相邻方形ag薄膜作为作为源极和漏极，采用共源极接法，分别将源极、漏极和栅极与电源连接。
94.本实施例中，源极与第一电源的高电平端连接，栅极与第二电源的高电平端连接，漏极与第一电源的低电平端连接，第一电源和第二电源的低电平端共地连接。
95.s502、向源极供电-15v偏压，向栅极供给从-200v至200v变化的电压，电压增幅为2v，每个偏压稳定2s时间，电压循环扫描多次后，漏电流id激增时停止扫描，实现了对ag薄膜退火的效果，形成了用作源电极与漏电极的ag纳米颗粒层。
96.具体地，本实施例中，电压循环扫描次数为50
±
10次时，漏电流id激增至10-4
量级，此时即实现了对ag薄膜退火的效果。
97.本实施例中，通过第一电源给v
gs
施加-15v偏压，通过第二电源给v
sd
施加从-200v至200v变化的电压，电压增幅为2v，每个偏压稳定2s时间，电压循环扫描一定次数(50
±
10次)时，漏电流id激增，此时停止扫描，该过程实现了对ag薄膜退火的效果，形成了用作源电极与漏电极的ag纳米颗粒层，收集样品，即得到了本发明的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管。
98.检测、分析和表征：对制备的极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管性能进行检测、分析、表征。
99.采用thorlabs 375nm led作光源，使用安捷伦b2902表征器件的亮态电流-电压特性曲线。使用氙灯与单色仪获得单色光源，准直后照射到样品表面，使用安捷伦b2902测试不同波长下晶体管器件的亮态电流-电压特性曲线，基于此绘制器件的响应率谱图。在thorlabs 375nm led前加上衰减片改变光照强度，表征器件的线性动态范围。采用信号发生器控制thorlabs 375nm led作光源，用安捷伦b2902表征器件的瞬态光电流响应特性。
100.结论：分析了本发明的一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管的电流-电压特性。首先，对光电晶体管器件在循环伏安退火前和循环伏安退火后的源、漏电极形貌进行观察，退火前电极的显微图如图2所示，退火后的sem形貌如图3所示。从图中可以看出，原本光滑平整的ag电极上形成了随机分布的ag纳米颗粒层。对于这种晶体管型器件，根据基尔霍夫定律，漏极电流id＝i
sd
i
gd
，其中i
sd
、i
gd
分别为4h-sic内部从源极流向漏极的电流以及从栅极流向漏极的电流。漏极电流表现增益的前提是i
gd
远大于i
sd
，且栅极电势要高于漏极电势，以确保栅、漏极之间的电流方向为从栅极流向漏极，使得id表现出增益。本发明中所施加的典型电压满足此条件(v
gs
＝3v且v
sd
＝200v时)，从而获得了增益性能。
101.图4给出了当源漏电压v
sd
从-20v变化至20v时，器件在循环伏安退火前(对照器件)与循环伏安退火后(本发明)的亮态id的对比图。其中，栅压为-6v，光源波长为375nm，功率密度为10.2mw/cm2。从图中可以看出，在v
sd
＝20v时，循环伏安退火后器件的亮电流由原来的(循环伏安退火前)9.1
×
10-8
a提高到了1.5
×
10-4
a，提升了1647倍。这主要是由于循环加
大偏压后，源、漏电极出现了退火效果，形成了ag纳米颗粒，它们通过激发表面等离激元共振效应，对入射光产生了强烈的吸收，产生了大量的热载流子，它们在v
gs
的作用下被注入到4h-sic内部中，并通过晶体管被有效放大。
102.图5给出了v
gs
从-18v到18v变化时，本发明的亮态漏极电流id随v
sd
的变化关系图。其中，光源波长为375nm，功率密度为10.2mw/cm2。从图中可以看出，当v
sd
《0时，所有器件均处于截止状态；当v
gs
不同时，器件的开启电压v
th
不同。v
gs
＝-6v时，亮电流id最优，在v
sd
＝20v偏压时达到1.5
×
10-4
a。
103.图6给出了本发明在300nm-900nm波长范围内的响应率谱，其中v
gs
＝3v，v
sd
＝200v，光源为氙灯光源外加单色仪出单色光，功率密度在μw/cm2水平。从图中可以看出，本发明能实现对300-900nm宽谱入射光的探测，响应率均在100a/w以上，特别地，在360nm波长下，响应率为4.2
×
105a/w。
104.图7给出了本发明在375nm波长下的线性动态范围性能图。其中，v
gs
＝3v且v
sd
＝200v。从图中可知，器件ldr可达到144db，最弱可探测光功率密度为4.2nw/cm2，这表明本发明具有优异的弱光探测能力。
105.图8给出了本发明在375nm波长下的瞬态电流响应图，其中，v
gs
＝3v，v
sd
＝200v，光源波长为375nm，功率密度10.2mw/cm2。由图可知本发明能对入射脉冲光信号做出稳定响应，响应速度约为1.34s。
106.综上所述，本发明公开了一种极高增益4h-sic基宽谱光电晶体管，通过在半绝缘型4h-sic的硅面上先沉积用于制备源、漏电极的方形ag薄膜，并在4h-sic的碳面上制备界面修饰氧化铝层和栅极ag层，利用循环伏安退火法将方形ag薄膜电极转化为ag纳米颗粒层。该器件实现了增益极高的宽谱光电探测性能，在300-900nm宽谱范围内，器件的响应率均在1000a/w以上。并且，在紫外波段下，器件的响应率达到了105a/w以上。该器件具有非常好的弱光探测能力，可探测nw/cm2水平的弱光。该探测器的制备方法简单且成本低廉，利用循环伏安退火法形成的ag纳米颗粒通过激发表面等离激元共振效应，实现了宽谱热载流子信号的高效产生，晶体管型器件使得热载流子成功注入进4h-sic中，并实现了有效放大。本发明较之未退火的晶体管型对照器件，375nm波长下的亮电流表现出1647倍的提升。
107.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。