基于氮化硼/氧化镓异质结深紫外光探测器及其制备方法

技术领域

本发明涉及宽带隙半导体紫外光探测器件技术领域，具体涉及一种基于氮化硼/氧化镓异质结的深紫外探测器及其制备方法。

背景技术

深紫外探测技术有着广泛的应用。目前深紫外探测器的性能指标满足实际需要的主要是光电倍增管。但是这种器件提价大，寿命短，价格昂贵。基于宽带隙半导体的紫外探测器，由于其体积小，寿命长，且易于集成等优点而成为研究的热点。但是几种常见的宽带隙半导体材料的探测器件性能指标满足不了应用的要求。我们提出了氮化硼/氧化镓异质结构，利用其独特的能带结构，可以实现高性能紫外探测器件。

Ga

在众多光电探测器件结构中，PN结型器件以其独特的优势，吸引了广泛的研究。由于Ga

BN是一种超宽半导体材料，带宽在6.0eV左右，并且可以实现p型。BN/ Ga

发明内容

本发明设计了一种基于氮化硼/氧化镓异质结的深紫外探测器及其制备方法，其解决的技术问题是现有异质结结构由于P型材料不合适导致器件性能不理想的缺陷。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种基于氮化硼/氧化镓异质结的深紫外光探测器，其特征在于，包括PN结构，所述PN结构包括：衬底（1）、缓冲层（2）、P型BN层（3）和N型Ga

优选地，包括PIN结构，所述PIN结构是在所述PN结构的基础上，在P型BN层（3）和N型Ga

优选地，所述衬底（1）包括蓝宝石、硅、氮化镓、碳化硅、氮化铝、金刚石或玻璃。

优选地，所述P型BN层（3）晶体结构有h相、r相、c相或w相，掺杂元素为Zn或Mg或Be的一种或两种或三种。

优选地，所述N型Ga

优选地，所述第一金属电极（5）和第二金属电极（6）为单层或多层金属，其对下方材料部分或全部覆盖。

优选地，所述本征层（7）的材料为BN或Ga

一种基于氮化硼/氧化镓异质结的深紫外光探测器的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在衬底（1）上生长缓冲层（2）；

步骤二、在步骤一所述缓冲层（2）上制备P型BN层（3）；

步骤三、在步骤二所述P型BN层（3）上生长N型Ga

步骤四、将步骤三所述PN结构中N型Ga

步骤五、分别在未被刻蚀的N型Ga

或者，

步骤一、在衬底（1）上生长缓冲层（2）；

步骤二、在步骤一所述缓冲层（2）上制备P型BN层（3）；

步骤三、在步骤二所述P型BN层（3）上依次生长本征层（7）、N型Ga

步骤四、将步骤三所述PIN结构中N型Ga

步骤五、分别在未被刻蚀的N型Ga

该基于氮化硼/氧化镓异质结的深紫外探测器及其制备方法具有以下有益效果：

（1）本发明同过将P型BN与N型Ga

（2）本发明相比常用的P型宽带隙半导体材料，P型BN可以获得更高的载流子浓度和空穴迁移率，从而实现更大的内建电场强度和更快的载流子传输速率。

（3）本发明中BN与Ga

（4）本发明通过在PN结构中插入本征I层形成PIN结构，可以利用本征层提高光吸收效率，在PN结构基础上还可以提高器件的光探测性能。综合以上优势，通过将BN与Ga

附图说明

图1为本发明实施例1提供的器件的结构示意图。

图2为本发明实施例2提供的器件的结构示意图。

附图标记说明：

1—衬底；2—缓冲层；3—P型BN层；4—N型Ga

具体实施方式

下面结合图1至图2，对本发明做进一步说明：

实施例1：

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种基于氮化硼/氧化镓异质结的深紫外光探测器结构示意图，包括：衬底1、缓冲层2、P型BN层3、N型Ga

衬底1为单面抛光α-Al

缓冲层2材料为AlN，厚度为40nm。

P型BN层3晶体结构为六方相，表面晶向为<002>，掺杂浓度为5×10

N型Ga

该实施例提供的一种基于氮化硼/氧化镓异质结的深紫外光探测器制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在衬底1上生长缓冲层2，具体方法为：

对直径2英寸沿c面单面抛光的α-Al

步骤二、在步骤一所述缓冲层2上制备P型BN层3，具体方法为：

利用MOCVD方法在步骤一AlN缓冲层2上外延生长厚度为1μm的P型BN外延层3。生长完毕后对P型BN外延层2进行原位退火40分钟，退火温度1150℃。

步骤三、在步骤二所述P型BN层3上生长N型Ga

利用MOCVD方法在P型BN层3上外延生长厚度为100nm的N型Ga

步骤四、将步骤三所述PN结构中N型Ga

将步骤三所得2英寸样品解离为1cm×1cm方形；随后采用等离子体刻蚀工艺将上方N型Ga

步骤五、分别在未被刻蚀的N型Ga

实施例2：

如图2所示，该实施例与实施例1器件结构不同之处在于，在实施例1器件结构的基础上添加了本征层7形成PIN结构探测器件。

该实施例提供的一种基于氮化硼/氧化镓异质结的深紫外光探测器制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在衬底1上生长缓冲层2；

具体的，对直径2英寸沿c面单面抛光的α-Al

步骤二、在步骤一所述缓冲层2上制备P型BN层3，具体方法为：

利用MOCVD方法在步骤一AlN缓冲层2上外延生长厚度为1μm的P型BN外延层3。生长完毕后对P型BN外延层2进行原位退火40分钟，退火温度1150℃。

步骤三、在步骤二所述P型BN层3上依次生长本征层7、N型Ga

利用MOCVD方法在P型BN层3上依次外延生长厚度为300nm的Ga

步骤四、将步骤三所述PIN结构中N型Ga

将步骤三所得2英寸样品解离为1cm×1cm方形；随后采用等离子体刻蚀工艺将N型Ga

步骤五、分别在未被刻蚀的N型Ga

采用磁控溅射工艺在未被刻蚀的N型Ga

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。