[发明专利]一种基于斜向ZnO纳米线阵列调制的AlGaN/GaN紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于斜向ZnO纳米线阵列调制的AlGaN/GaN紫外探测器，包括无栅的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管和生长在无栅的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管栅极区域的斜向ZnO纳米线阵列；所述无栅的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中的GaN外延层为半极性面(11‑22)的GaN层；所述GaN外延层包括GaN缓冲层、GaN沟道层和GaN帽层；所述GaN沟道层位于GaN缓冲层的上表面；所述斜向ZnO纳米线阵列与栅极区域的平面夹角为30～35°。本发明通过在无栅的高电子迁移率晶体管的栅极区域斜向生长ZnO纳米线阵列，提高探测器的探测效率，实现对紫外光强度的实时、精准、高效检测。

技术领域

本发明涉及半导体的技术领域，特别涉及一种基于斜向ZnO纳米线阵列调制的AlGaN/GaN紫外探测器及其制备方法。

背景技术

紫外光对生态系统和人类自身都产生了不可忽视的影响，这就需要对紫外光进行实时、准确地监测。在快速发展的信息时代，新兴的物联网技术中多节点探测对紫外探测器的需求不断增大，对器件的灵敏度和小型化也提出越来越高的要求。

ZnO为具有3.37eV禁带宽度的直接带隙半导体，具有高的激子束缚能，是作为紫外探测器的优越材料。目前，应用到紫外探测器的ZnO材料有ZnO薄膜、单根ZnO纳米线、垂直结构的ZnO纳米线阵列等。

现有的基于AlGaN/GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)结构的ZnO纳米线调制的紫外探测器是使ZnO纳米线垂直生长于HEMT的栅极区域。常规AlGaN/GaN HEMT器件采用外延层采用GaN极性面，ZnO晶格结构与GaN失配程度小，但不论是在栅极淀积ZnO种子层还是使ZnO在栅极区域直接生长，都只能生长垂直于栅极平面的ZnO纳米线阵列；而且极性面的AlGaN/GaN异质结界面处产生的2DEG(二维电子气)是由于GaN极化效应所产生，极性面会带来斯塔克效应，使2DEG难以耗尽，从而影响ZnO纳米线对2DEG浓度的调控，进而影响对紫外光探测的灵敏度。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种基于斜向生长的ZnO纳米线阵列的紫外探测器，提高紫外探测器的灵敏度以及探测效率，实现对紫外光强度的实时、精准、高效检测。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于斜向ZnO纳米线阵列调制的AlGaN/GaN紫外探测器，包括无栅的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管和生长在所述无栅的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管栅极区域的斜向ZnO纳米线阵列；

所述无栅的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中的GaN外延层为半极性面(11-22)的GaN层；所述GaN外延层包括GaN缓冲层、GaN沟道层和GaN帽层；所述GaN沟道层位于GaN缓冲层的上表面；

所述斜向ZnO纳米线阵列与栅极区域的平面夹角为30～35°。

优选的，所述斜向ZnO纳米线阵列中ZnO纳米线的直径为50～500nm。

优选的，所述斜向ZnO纳米线阵列中ZnO纳米线的长度为1～4μm。

优选的，所述无栅的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的结构自下而上依次包括：衬底、AlN成核层、GaN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层、GaN帽层以及和GaN帽层形成欧姆接触的源电极和漏电极；

栅极区域位于源电极和漏电极之间；

所述栅极区域和源电极之间区域以及栅极区域和漏电极之间的区域被钝化层覆盖。

优选的，所述AlN成核层的厚度为100～170nm；

所述GaN缓冲层的厚度为1.5～3μm；

所述GaN沟道层的厚度为10～30nm；