一种背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器及其制备方法

本发明涉及一种日盲紫外光电探测器及其制备方法，尤其涉及一种基于日盲紫外波段透明衬底的背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器及其制备方法，属于半导体光电子器件领域。

背景技术：

1、日盲深紫外光电探测器具有良好的热稳定性和可靠性，在臭氧空洞监测、火焰探测、空间通信、导弹制导、生化检测、紫外线泄漏检测等领域得到了广泛的应用。紫外光谱区为λ＝10nm～400nm的光谱区间，具体分为uv-a:315nm～400nm，uv-b:280nm～315nm，uv-c:100nm～280nm和真空紫外vuv:10nm～200nm。众所周知，来自太阳的所有uv-c辐射都被大气中的双原子氧(100nm～200nm)或臭氧(三原子氧)(200nm～280nm)吸收。因此，波长在200nm～280nm的紫外区域是“日盲”的，这意味着位于这个光谱区域内的信号可以被有效地检测，而不受太阳辐射的影响。截止波长低于280nm的探测器可以被定义为日盲紫外光电探测器，即使暴露在正常的室外光照下也不会受到干扰。

2、氧化镓(ga2o3)是一种新兴的超宽禁带半导体材料，是电力电子、日盲紫外光电探测器和深紫外光电子等应用的关键组成部分。由于其4.2ev～5.3ev的理想带隙宽度，因此具有优异的日盲光波段吸收特性，可用于日盲紫外探测。迄今为止，各种形式的块状晶体、外延薄膜、纳米结构和异质结构的氧化镓日盲紫外光电探测器已经被证明具有高性能或多种功能，但仍有存在灵敏度低、响应速度慢等缺点，依然有提升的空间。

技术实现思路

1、针对现有氧化镓探测器性能技术的不足，本发明提供一种基于日盲紫外波段透明衬底的背入射增强型氧化镓日盲紫外探测器以及制备方法。

2、本发明第一方面提出一种基于日盲紫外波段透明衬底的背入射增强型氧化镓日盲紫外探测器，所述日盲紫外探测器依次包括电极、光吸收层和衬底，其中，

3、所述电极与所述光吸收层欧姆接触；

4、所述光吸收层用于吸收日盲紫外光，采用氧化镓薄膜；

5、所述衬底用于透过日盲紫外光，其正反两面的粗糙度均不大于0.3nm。

6、根据本发明的一种优选实施方式，所述光吸收层厚度为100nm～1000nm。

7、根据本发明的一种优选实施方式，所述光吸收层厚度为200nm～400nm。

8、根据本发明的一种优选实施方式，所述衬底为表面取向为c面的双面抛光单晶蓝宝石。

9、根据本发明的一种优选实施方式，所述双面抛光单晶蓝宝石的总厚度偏差、弯曲度和翘曲度均小于10μm。

10、根据本发明的一种优选实施方式，所述双面抛光单晶蓝宝石的厚度为0.4mm～0.8mm。

11、根据本发明的一种优选实施方式，所述电极的材料包含金、银、铜、铝、铂、钛、镓和铟中的一种或多种。

12、本发明的第二方面提出一种基于日盲紫外波段透明衬底的背入射增强型氧化镓日盲紫外探测器的制备方法，依次包括以下步骤：

13、使用薄膜制备方法在衬底上生长光吸收层，所述衬底用于透过日盲紫外光，其正反两面的粗糙度均不大于0.3nm，所述光吸收层用于吸收日盲紫外光，采用氧化镓薄膜；

14、在所述光吸收层上形成电极，所述电极与所述光吸收层欧姆接触。

15、根据本发明的一种优选实施方式，所述光吸收层厚度为100nm～1000nm。

16、根据本发明的一种优选实施方式，所述光吸收层厚度为200nm～400nm。

17、根据本发明的一种优选实施方式，所述薄膜制备方法包括激光脉冲沉积法(pld)、金属有机化学气相沉积法(mocvd)、分子束外延技术(mbe)、磁控溅射法(rf)或溶胶凝胶法(sol-gel)中的一种或多种方法。

18、根据本发明的一种优选实施方式，所述形成电极的步骤为热蒸镀和磁控溅射中的至少一种。

19、本发明的有益效果在于，提供了一种背入射增强型氧化镓日盲紫外探测器及其制备方法，通过背入射方式，可以避免入射光被金属电极遮挡，从而增大光电探测器的响应度和响应速度。

技术特征：

1.一种背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器，其特征在于，包括依次堆叠的电极、光吸收层和衬底，其中，

2.根据权利要求1所述的背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器，其特征在于：所述双面抛光单晶蓝宝石的总厚度偏差、弯曲度和翘曲度均小于10μm。

6.一种背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，所述光吸收层的厚度为100nm～2000nm。

8.根据权利要求7所述的背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，所述光吸收层的厚度为200nm～400nm。

9.根据权利要求6所述的背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，

10.根据权利要求6所述的背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，

技术总结本发明提出了一种背入射增强型氧化镓日盲紫外光电探测器及其制备方法，包括依次堆叠的电极、光吸收层以及衬底，其中，所述衬底用于透过日盲紫外光，采用双抛透明蓝宝石；所述光吸收层用于吸收日盲紫外光，采用氧化镓薄膜；所述电极与所述光吸收层欧姆接触。本发明的日盲紫外光电探测器的制备工艺简单，器件性能优异，可探测日盲紫外光信号，适用于探测性能好，灵敏度高的日盲紫外光探测系统。技术研发人员：晏祖勇,达虎受保护的技术使用者：兰州理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29