電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法
2023-05-16 20:51:01
專利名稱：電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法。
背景技術：
隨著社會的發展，紫外探測器的應用已經遍及了包括環保、醫學、軍事等工作和生活的各個角落，這些光電探測器已成為目前非常重要的先進半導體光電子信息器件之一，因而備受社會各方面的廣泛關注。眾所周知，臭氧層的吸收波長是在220 280nm的範圍，導致太陽輻射在12km以下的低空極其微弱，被稱為太陽輻射盲區或日盲區。在背景相對潔淨的日盲區，極大地減少了太陽光中的紫外成分對於這類探測器的幹擾的，不僅紫外輻射很容易被檢測出來，而且信息處理的負擔將明顯減輕了 ；在軍事應用上，這使得紫外探測器的虛警率大幅降低，並使得它們能對發射的飛彈和各類高速飛行器進行實時探測和有效跟蹤，這為來襲飛彈的逼近告警提供了ー種極其有效的監測手段。在民用領域內，紫外探測 器同樣有著廣闊的應用空間，如紫外線輻射的測量、細胞癌變分析、生物醫藥分析、環境汙染監視、礦井可燃氣體監測、石油エ業、汽車尾氣的監控、熱背景火焰探測、隔爆火焰探測、海上油田監測、定位焊接等等方面應用，尤其是在白天有強烈日照時，更加依賴深紫外探測器。總之，紫外探測器在軍事和民事上都有著巨大的應用價值，研製高靈敏的紫外探測器對於我國高技術信息器件的發展具有十分重要的意義。紫外探測的核心是紫外探測器件，其中固體型紫外探測器因其體積小、功耗小、エ作電壓低以及靈敏度高等優點，逐漸成為紫外探測器件應用的主流。在固體型紫外探器中，GaN基半導體材料隨摻Al組分的增加，禁帶寬度在3. 4 6. 2eV之間連續可調(對應波長範圍為200 365nm)，是紫外探測器的理想材料。然而，III族氮化物生長過程極為複雜，並且隨著Al組分的増加，因Al原子和Ga原子的遷移率不同，造成組分不均一。同吋，生長模式也從ニ維生長逐漸向三維生長過渡並増加了材料中的位錯密度。這些因素嚴重製約著AlGaN材料為基礎的器件性能。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種新的電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法，其所獲得的紫外探測器能實現對紫外波長的電磁波進行雙波長的探測，利用電壓調製的方法選擇性地探測紫外雙波段的光電探測，並且具有良好的探測靈敏度。本發明的目的，通過以下技術方案得以實現一種電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法，其特徵在於包括如下步驟I)採用耐高溫材料作為襯底片；2)在所述襯底片上沉積ー層摻雜氧化鋅薄膜以作為光的探測材料；3)在所述摻雜氧化鋅薄膜上沉積金屬接觸材料，形成具有圖形結構的接觸電極，而後對獲得的樣品進行高溫處理，溫度範圍為200C 1200°C ；或者，對經步驟(2)處理的樣品於200°C 1200°C進行高溫處理，而後在摻雜氧化鋅薄膜上沉積金屬接觸材料，形成具有圖形結構的接觸電極；以及4)在所述接觸電極部分區域選擇性地沉積加厚電極。此外，本發明還提供了如下附屬技術方案所述電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法還包括步驟5):經表面鈍化、晶片分割、晶片封裝後製成電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器。所述襯底片的材料為優選氮化鎵、藍寶石、矽、陶瓷或石英中的任ー種。所述襯底片的厚度優選為O. Imm 2mm。所述摻雜氧化鋅薄膜的薄膜厚度優選為IOnm 2mm。
所述摻雜氧化鋅薄膜的摻雜元素包括鎵、銦、錫、鋁、鈣、鍶、鋇、氟、鎂、銅中的任一種或多種元素。由於上述技術方案的使用，本發明與AlGaN材料的紫外探測器的製備技術相比，具有下列優點I.由於本發明採用商業化的耐高溫材料，優選氮化鎵、藍寶石、矽、陶瓷或石英等作為襯底片，但不僅限上述材料，相比於現有的GaN基探測器來講，材料製備成本低廉，エ藝簡單易控，有利於大批量生產；2.與高Al組分的AlGaN材料相比，AlGaN易開裂，生長控制難度大，而摻雜氧化鋅的製備方法不僅多種多祥，而且エ藝簡單，控制容易，可通過適當的高溫處理即可具有良好的紫外探測能力。3.選擇適當的電壓即可實現雙波長的電磁波探測，大大提高了探測器的應用價值。4.由於摻雜氧化鋅是ー種紫外透光的導電材料，使得這種製備方法不僅簡化了製備過程，降低了器件成本，提高了器件的紫外探測靈敏度。
圖I為對應於本發明最佳實施例的電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的剖面結構示意圖。圖2為圖I的紫外雙色探測器不同電壓下的光譜響應圖，隨電壓増加光譜響應呈現出的雙波長。其中1、襯底片；2、摻雜氧化鋅薄膜；3、接觸電極；4、加厚電極；5、鈍化層。
具體實施例方式以下便結合實施例附圖，對本發明的具體實施方式
作進ー步的詳述，以使本發明技術方案更易於理解、掌握。參見附圖I至圖2，一種電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器，包括襯底片I、摻雜氧化鋅薄膜2、接觸電極3、加厚電極4以及鈍化層5。上述電壓調製的紫外光電響應的探測器的製備方法，其包括如下步驟I)採用耐高溫材料作為襯底片I ;2)在所述襯底片I上沉積ー層摻雜氧化鋅薄膜2以作為光的探測材料；3)在所述摻雜氧化鋅薄膜2上沉積金屬接觸材料，形成具有圖形結構的接觸電極3，而後對獲得的樣品進行高溫處理，溫度範圍為200°C 1200°C ;或者，對經步驟(2)處理的樣品於200°C 1200°C進行高溫處理，而後在摻雜氧化鋅薄膜2上沉積金屬接觸材料，形成具有圖形結構的接觸電極3;4)在所述接觸電極3部分區域選擇性地沉積加厚電極4 ；以及。5)經表面鈍化並形成鈍化層5、晶片分割、晶片封裝後製成電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器。
所述襯底片I可採用商業化的耐高溫材料，優選氮化鎵、藍寶石、矽、陶瓷或石英等作為襯底片，但不僅限上述材料作為襯底片，其厚度優選為O. Imm 2mm。所述摻雜氧化鋅薄膜2的摻雜元素包括鎵、銦、錫、鋁、鈣、鍶、鋇、氟、鎂、銅中的任ー種元素，但不限於此。其中摻雜氧化鋅優選為摻鎵氧化鋅(GZO)、摻招氧化鋅(AZO)或摻銦鎵氧化鋅(IGZO)，其薄膜厚度優選為IOnm 2mm。通過上述製備方法所獲得的電壓調製紫外雙色光電響應的探測器與現有的採用GaN基材料製備的紫外探測器相比，具有下列優點由於上述技術方案的使用，本發明與GaN基材料的紫外探測器的製備技術相比，具有下列優點I.由於本發明採用商業化的耐高溫材料，優選氮化鎵、藍寶石、矽、陶瓷或石英等作為襯底片，但不僅限上述材料，相比於現有的GaN基探測器來講，材料製備成本低廉，エ藝簡單易控，有利於大批量生產；2.與高Al組分的AlGaN材料相比，AlGaN易開裂，生長控制難度大，而摻雜氧化鋅的製備方法不僅多種多祥，而且エ藝簡單，控制容易，可通過適當的高溫處理即可具有良好的紫外探測能力。3.選擇適當的電壓即可實現雙波長的電磁波探測，大大提高了探測器的應用價值。4.由於摻雜氧化鋅是ー種紫外透光的導電材料，使得這種製備方法不僅簡化了製備過程，降低了器件成本，提高了器件的紫外探測靈敏度。綜上所述，是對本發明ー種具體實施例的詳細描述，對本案保護範圍不構成任何限制，凡採用等同變換或者等效替換而形成的技術方法，均落在本發明權利保護範圍之內。
權利要求
1.一種電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法，其特徵在於包括如下步驟 1)採用耐高溫材料作為襯底片； 2)在所述襯底片上沉積ー層摻雜氧化鋅薄膜以作為光的探測材料； 3)在所述摻雜氧化鋅薄膜上沉積金屬接觸材料，形成具有圖形結構的接觸電極，而後對獲得的樣品進行高溫處理，溫度範圍為200°C 1200°C ； 或者，對經步驟(2)處理的樣品於200°C 1200°C進行高溫處理，而後在摻雜氧化鋅薄膜上沉積金屬接觸材料，形成具有圖形結構的接觸電極；以及 4)在所述接觸電極的部分區域選擇性地沉積加厚電極。
2.根據權利要求I所述電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法，其特徵在於還包括步驟5):經表面鈍化、晶片分割、晶片封裝後製成電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器。
3.根據權利要求I或2所述電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法，其特徵在於所述襯底片的材料優選為氮化鎵、藍寶石、矽、陶瓷或石英中的任ー種。
4.根據權利要求3所述電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法，其特徵在於所述襯底片的厚度優選為O. Imm 2mm。
5.根據權利要求I或2所述電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法，其特徵在於所述摻雜氧化鋅薄膜的薄膜厚度優選為IOnm 2mm。
6.根據權利要求5所述電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法，其特徵在幹所述摻雜氧化鋅薄膜的摻雜元素優選為鎵、銦、錫、鋁、鈣、鍶、鋇、氟、鎂、銅中的任ー種或多種元素。
全文摘要
本發明揭示了一種電壓調製的紫外雙色光電響應的探測器的製備方法，其特徵在於包括如下步驟1)採用耐高溫材料作為襯底片；2)在所述襯底片上沉積一層摻雜氧化鋅薄膜以作為光的探測材料；3)在所述摻雜氧化鋅薄膜上沉積金屬接觸材料，形成具有圖形結構的接觸電極；而後對通過上述步驟所獲得的樣品進行高溫處理，溫度範圍為200℃～1200℃；以及4)在所述接觸電極上沉積加厚電極。本發明的製備工藝簡單，器件成本低，同時不僅提高了器件的紫外探測靈敏度，而且還可通過控制電壓選擇測試波長，適於紫外探測器的工業化推廣。
文檔編號H01L31/18GK102694067SQ20121016172
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月23日 優先權日2012年5月23日
發明者張曉東, 楊樂臣, 王榮新 申請人:中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所