一种探测装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及探测技术领域，尤其涉及的是一种探测装置及其制备方法。

背景技术

现有技术中，紫外探测装置在探测紫外光时，通常是探测紫外光的全光谱，无法对特定波长范围的紫外光进行探测。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种探测装置及其制备方法，旨在解决现有技术中紫外探测装置的无法对特定波长范围的紫外光进行探测问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种探测装置，其中，包括：

依次排列的第一氧化镓层和第二氧化镓层；

所述第二氧化镓层设置有电极组件；

其中，所述第一氧化镓层的截止波长小于所述第二氧化镓层的截止波长。

所述的探测装置，其中，所述第一氧化镓层和所述第二氧化镓层均为高波掺杂氧化镓层，所述第一氧化镓层的掺杂浓度小于所述第二氧化镓层的掺杂浓度，所述第一氧化镓层的掺杂浓度大于或等于0；和/或，

所述第一氧化镓层和所述第二氧化镓层均为低波掺杂氧化镓层，所述第一氧化镓层的掺杂浓度大于所述第二氧化镓层的掺杂浓度，所述第二氧化镓层的掺杂浓度大于或等于0；和/或，

所述第一氧化镓层为低波掺杂氧化镓层，所述第二氧化镓层为高波掺杂氧化镓层。

所述的探测装置，其中，

所述低波掺杂氧化镓层的掺杂元素为铝，所述高波掺杂氧化镓层的掺杂元素选自铁或铟中的至少一种；和/或，

所述第一氧化镓层的厚度大于100nm；和/或，

所述第二氧化镓层的厚度大于100nm。

所述的探测装置，其中，所述电极组件位于所述第二氧化镓层背离所述第一氧化镓层的一侧；和/或，

所述第二氧化镓层的截止波长与所述第一氧化镓层的截止波长之间的差值大于预设阈值。

所述的探测装置，其中，所述探测装置还包括：

基板，所述第一氧化镓层和所述第二氧化镓层分别连接在所述基板的两侧。

所述的探测装置，其中，所述基板为蓝宝石基板；和/或，

所述电极组件为叉指电极。

所述的探测装置，其中，所述第一氧化镓层的截止波长的范围为230nm-330nm；和/或，

所述第二氧化镓层的截止波长的范围为231nm-331nm。

一种如上述任一项所述的探测装置的制备方法，其中，包括步骤：

制备第一氧化镓层和第二氧化镓层；

在所述第二氧化镓层上制备电极组件；

将所述第一氧化镓层放置在所述第二氧化镓层背离所述电极组件的一侧，得到所述探测装置。

所述的探测装置，其中，所述第一氧化镓层和所述第二氧化镓层均为铁掺杂氧化镓层或铝掺杂氧化镓层。

所述的探测装置，其中，所述第一氧化镓层的制备方法选自熔融法和外延法中的一种；和/或，

所述第二氧化镓层的制备方法选自熔融法和外延法中的一种；和/或，

所述第一氧化镓层的截止波长和所述第二氧化镓层的截止波长均可通过退火进行微调。

有益效果：当光线照射到第一氧化镓层时，光线中波长小于或等于第一氧化镓层的截止波长的部分会被第一氧化镓层吸收，光线中波长大于第一氧化镓层的截止波长的部分会透过第一氧化镓层，然后继续照射到第二氧化镓层，则光线中波长大于第一氧化镓层的截止波长且小于或等于第二氧化镓层的截止波长的部分会被第二氧化镓层吸收，且通过电极组件输出光电信号。也就是说，波长大于第一氧化镓层的截止波长且小于或等于第二氧化镓层的截止波长的光线会被探测到，从而实现特定波长范围的光线的探测。

附图说明

图1是本发明实施例中探测装置的第一结构示意图。

图2是本发明实施例中探测装置的第二结构示意图。

图3是本发明实施例中第一氧化镓层的透过率曲线和第二氧化镓层的透过率曲线。

图4是本发明实施例中退火处理的Fe掺杂氧化镓层的透过率曲线和未退火的Fe掺杂氧化镓层的透过率曲线。

图5是图4中虚线框内的放大图。

图6是实施例1、实施例2以及对比例1的透过率曲线。

附图标记说明：

10、第一氧化镓层；20、第二氧化镓层；30、电极组件；40、基板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参阅图1-图5，本发明提供了一种探测装置的一些实施例。

如图1-图2所示，本发明的一种探测装置，包括：

依次排列的第一氧化镓层10和第二氧化镓层20；

所述第二氧化镓层20设置有电极组件30；

其中，所述第一氧化镓层10的截止波长小于所述第二氧化镓层20的截止波长。

具体地，掺杂氧化镓层是指掺杂有其它元素的氧化镓层，这里的其他元素包括铁元素、铝元素、铟元素，截止波长是指无法透过的最大波长，也就是说，在该截止波长以下的光线无法透过。需要说明的是，如图3所示，在确定截止波长时，通常是将透过率曲线中透过率50％处的透过率曲线切线所指的波长作为截止波长。如图5所示，两条透过率曲线透过率50％处的透过率曲线的切线分别与波长的坐标轴相交于317nm、326nm，则两条透过率曲线的截止波长分别为317nm、326nm。

值得说明的是，当光线照射到第一氧化镓层10时，光线中波长小于或等于第一氧化镓层10的截止波长的部分会被第一氧化镓层10吸收，光线中波长大于第一氧化镓层10的截止波长的部分会透过第一氧化镓层10，然后继续照射到第二氧化镓层20，则光线中波长大于第一氧化镓层10的截止波长且小于或等于第二氧化镓层20的截止波长的部分会被第二氧化镓层20吸收，且通过电极组件30输出光电信号。也就是说，波长大于第一氧化镓层10的截止波长且小于或等于第二氧化镓层20的截止波长的光线会被探测到，从而实现特定波长范围的光线的探测。

可以理解的是，氧化镓层或掺杂氧化镓层的吸收波长在紫外波段，也就是说，本申请的探测装置是检测紫外光线中某一波段。

当然，光线中波长大于第二氧化镓层20的截止波长的部分会透过第二氧化镓层20。

具体地，第一氧化镓层10和第二氧化镓层20之间可以相互接触，也可以是间隔设置，也就是说，第一氧化镓层10和第二氧化镓层20之间存在空气。当然在第一氧化镓层10和第二氧化镓层20之间也可以设置透明的绝缘层，以免第一氧化镓层10和第二氧化镓层20之间出现载流子传输。

第一氧化镓层10起到滤波的作用，第二氧化镓层20起到检测的作用。本申请通过设置两个掺杂氧化镓层，实现某一波长的紫外光线的探测，且可以采用不同的掺杂氧化镓层时，可以调整探测装置所探测紫外光线的波长范围。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述第一氧化镓层和所述第二氧化镓层均为高波掺杂氧化镓层，所述第一氧化镓层10的掺杂浓度小于所述第二氧化镓层20的掺杂浓度，所述第一氧化镓层的掺杂浓度大于或等于0。由于第二氧化镓层的掺杂浓度大于第一氧化镓层的掺杂浓度，因此，第二氧化镓层的掺杂浓度大于0。

具体地，高波掺杂氧化镓层是指掺杂后往高波方向移动的掺杂氧化镓层，随着掺杂浓度的增加，掺杂氧化镓层的截止波长向高波方向移动，也就是说，掺杂浓度越高，掺杂氧化镓层的截止波长越大。第一氧化镓层10的掺杂浓度可以为0，也就是说，第一氧化镓层10可以不进行掺杂，仅采用纯氧化镓层。

举例说明，纯氧化镓层(单晶)的截止波长为260nm，0.03wt％的铁掺杂氧化镓层(单晶)的截止波长为290nm，0.06wt％的铁掺杂氧化镓层(单晶)的截止波长为310nm，0.09wt％的铁掺杂氧化镓层(单晶)的截止波长为330nm。

需要说明的是，除了提高掺杂氧化镓层的掺杂浓度来增加掺杂氧化镓层的截止波长之外，还可以通过其他方法增加掺杂氧化镓的截止波长，例如，对掺杂氧化镓层进行退火处理，退火处理的掺杂氧化镓层的截止波长大于未退火的掺杂氧化镓层的截止波长。退火处理的温度为850-1450℃，退火处理的时间为5-20h。退火的气氛可以是空气或氧气。

举例说明，如图4和图5所示，掺杂氧化镓层的掺杂元素为铁，掺杂浓度为0.07wt％，未退火的掺杂氧化镓层的截止波长为317nm，经过退火处理的掺杂氧化镓层的截止波长为326nm。具体退火的温度为1400℃，退火时间为10h。退火的气氛为氧气。

本申请中用于滤波的第一氧化镓层10和用于检测的二氧化镓层20均采用掺杂氧化镓层，虽然第一氧化镓层10的掺杂浓度和第二氧化镓层20的掺杂浓度不同，但是两者的透过率曲线的形状基本一致，便于确定截止波长，因此，可以便于确定探测装置所探测的波长的范围。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述第一氧化镓层和所述第二氧化镓层均为低波掺杂氧化镓层，所述第一氧化镓层的掺杂浓度大于所述第二氧化镓层的掺杂浓度，所述第二氧化镓层的掺杂浓度大于或等于0。由于第一氧化镓层的掺杂浓度大于第二氧化镓层的掺杂浓度，因此，第一氧化镓层的掺杂浓度大于0。

具体地，低波掺杂氧化镓层是指掺杂后往低波方向移动的掺杂氧化镓层，随着掺杂浓度的增加，掺杂氧化镓层的截止波长向低波方向移动，也就是说，掺杂浓度越高，掺杂氧化镓层的截止波长越小。第二氧化镓层20的掺杂浓度可以为0，也就是说，第二氧化镓层20可以不进行掺杂，仅采用纯氧化镓层。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述第一氧化镓层为低波掺杂氧化镓层，所述第二氧化镓层为高波掺杂氧化镓层。

所述低波掺杂氧化镓层的掺杂元素为铝，所述高波掺杂氧化镓层的掺杂元素选自铁或铟中的至少一种。

具体地，氧化镓层中掺杂铝时，氧化镓的截止波长向低波方向移动，也就是说，铝掺杂氧化镓层的截止波长小于纯氧化镓层的截止波长。氧化镓层中掺杂铁或铟时，氧化镓的截止波长向高波方向移动，纯氧化镓层的截止波长小于铁和/或铟掺杂氧化镓层的截止波长。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，为了确保掺杂氧化镓层对截止波长以下的光线进行充分滤光，所述第一氧化镓层10的厚度大于100nm。所述第一氧化镓层10的厚度大于100nm。

具体地，当然第一氧化镓层10的厚度还可以是几十纳米，第二氧化镓层20的厚度也可以是几十纳米。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1-图2所示，所述电极组件30位于所述第二氧化镓层20背离所述第一氧化镓层10的一侧。

具体地，从第一氧化镓层10透过的光线在穿过第二氧化镓层20时，不会受到电极组件30的遮挡。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，为了确保第一氧化镓层10和第二氧化镓层20之间的差异，所述第二氧化镓层的截止波长与所述第一氧化镓层的截止波长之间的差值大于预设阈值。

具体地，预设阈值可以根据需要设定，例如，预设阈值设置成30nm，70nm等。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图2所示，为了固定第一氧化镓层10和第二氧化镓层20，所述探测装置还包括：

基板40，所述第一氧化镓层10和所述第二氧化镓层20分别连接在所述基板40的两侧。

具体地，通过基板40固定第一氧化镓层10和第二氧化镓层20。可以理解的是，光线可以透过基板，不会影响探测装置的探测。例如，基板40采用透明基板。

此外，为了避免第一氧化镓层10和第二氧化镓层20之间出现载流子传输，基板40可以采用绝缘基板。

需要说明的是，由于设置了基板40，则可以在基板40的基础上制备第一氧化镓层10和第二氧化镓层20。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，为了便于在基板40上制备第一氧化镓层10和第二氧化镓层20，所述基板40为蓝宝石基板。

具体地，在采用外延法制备第一氧化镓层10和第二氧化镓层20时，先提供蓝宝石基板然后在蓝宝石基板的两侧分别生长第一氧化镓层10和第二氧化镓层20。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述电极组件30为叉指电极。

具体地，叉指电极中叉指的宽度为50μm-200μm；叉指电极中相邻两个叉指的间隔为50μm-200μm。叉指电极包括：阴极和阳极，阴极包括：第一基部，若干个第一叉指与第一基部连接，阳极包括：第二基部，若干个第二叉指与第二基部连接，第一叉指和第二叉指位于第一基部和第二基部之间，且若干个第一叉指和若干个第二叉指相互交替排列。第一叉指的宽度为50μm-200μm，第二叉指的宽度为50μm-200μm，相邻的第一叉指和第二叉指的间隔为50μm-200μm。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述第一氧化镓层10的截止波长的范围为230nm-330nm。所述第二氧化镓层20的截止波长的范围为231nm-331nm。

具体地，第一氧化镓层10的截止波长的范围为230nm-330nm，也就是说，第一氧化镓层10的截止波长可以是230nm-330nm中的某一波长。第二氧化镓层20的截止波长的范围为231nm-331nm，也就是说，第二氧化镓层20的截止波长可以是231nm-331nm中的某一波长。需要说明的是，在调整两个掺杂氧化镓层的截止波长时，需要满足第一氧化镓层10的截止波长小于第二氧化镓层20的截止波长。

实施例1

采用熔融法制备铝掺杂氧化镓层，掺杂浓度为0.1mol％。如图6所示，铝掺杂氧化镓层的截止波长为250nm。

实施例2

采用熔融法制备铝掺杂氧化镓层，掺杂浓度为0.3mol％。如图6所示，铝掺杂氧化镓层的截止波长为230nm。

对比例1

采用熔融法制备纯氧化镓层，如图6所示，纯氧化镓层的截止波长为260nm左右。

基于上述探测装置，本发明还提供了一种探测装置的制备方法的较佳实施例：

如图1所示，本发明实施例的一种探测装置的制备方法，包括以下步骤：

步骤S100、制备第一氧化镓层和第二氧化镓层。

具体地，第一氧化镓层和第二氧化镓层可以是单独制备，也可以是一起制备。第一氧化镓层和第二氧化镓层可以是单晶，也可以是多晶。不同形态的掺杂氧化镓层，所采用的制备方法不同。

具体地，所述第一氧化镓层的制备方法选自熔融法和外延法中的一种。所述第二氧化镓层的制备方法选自熔融法和外延法中的一种。

熔融法包括：浮区法，提拉法，导模法，坩埚下降法以及热交换法。外延法包括：气相外延法(如分子束外延法、化学气相沉积等)，液相外延法。采用熔融法通常可以得到氧化镓体单晶，采用外延法通常得到氧化镓薄膜。所述第一氧化镓层和所述第二氧化镓层均为铁掺杂氧化镓层或铝掺杂氧化镓层。

举例说明，将氧化镓粉末和氧化铁粉放入坩埚中，并加热使氧化镓粉和氧化铁粉熔融形成熔融体，然后采用装载有籽晶的籽晶杆在熔融体表面进行提拉，随着提拉的进行，籽晶下面不断生长出掺杂氧化镓单晶，然后对掺杂氧化镓单晶进行切片、抛光等后处理，得到掺杂氧化镓层。

需要说明的是，在采用外延法时，可以直接在基板上生长第一氧化镓层和第二氧化镓层，从而形成探测装置。如果探测装置中不需要基板则可以在基板上生长第一氧化镓层后去除基板，得到第一氧化镓层，在基板上生长第二氧化镓层后去除基板，得到第二氧化镓层。

在制备好掺杂氧化镓层之后，可以对掺杂氧化镓层进行退火，从而调整掺杂氧化镓层的截止波长，也就是说，所述第一氧化镓层的截止波长和所述第二氧化镓层的截止波长均可通过退火进行微调。

步骤S200、在所述第二氧化镓层上制备电极组件。

具体地，在得到第二氧化镓层后，在第二氧化镓层上制备电极组件。如果第二氧化镓层是在基板上生长的，则可以在第二氧化镓层背离基板的一侧上制备电极组件。

步骤S300、将所述第一氧化镓层放置在所述第二氧化镓层背离所述电极组件的一侧，得到所述探测装置。

具体地，将第一氧化镓层放置在第二氧化镓层背离电极组件的一侧，得到所述探测装置。从第一氧化镓层透过的光线在穿过第二氧化镓层时，不会受到电极组件的遮挡，如果电极组件位于第一氧化镓层和第二氧化镓层之间时，则可能遮挡从第一氧化镓层透过的光线照射第二氧化镓层。当然，也可以采用透明电极组件，则也不会有影响第二氧化镓层接收光。

需要说明的是，如果在基板上制备了第一氧化镓层和第二氧化镓层以及电极组件，此时，第一氧化镓层位于第二氧化镓层背离电极组件的一侧，即可得到探测装置。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。