[发明专利]一种MSM结构4H-SiC紫外光电探测器的制备方法

说明书

一种MSM结构4H‑SiC紫外光电探测器的制备方法，涉及紫外光电探测器的制备。在n型4H‑SiC衬底外延生长一层半绝缘层后，将材料样品切割成矩形条状样品，采用标准RCA程序清洗表面，进而采用电热分解生长方法，通过环境条件、温度及生长时间控制，使用DC直流电源通电于矩形条状样品两端，直接在4H‑SiC外延层的Si面热生长多层石墨烯薄膜，优化生长技术条件，通过光刻图形化，结合ICP刻蚀，在器件表面制备出MSM结构用的叉指电极；溅射沉积组合金属焊盘，再在样品表面通过等离子体增强化学气相沉积法覆盖生长一层致密的SiO₂作为钝化层；用光刻与刻蚀工艺，去除圆形焊盘区域上的SiO₂，即得。

技术领域

本发明涉及紫外光电探测器的制备，尤其是涉及具有石墨烯透明电极的一种MSM结构4H-SiC紫外光电探测器的制备方法。

背景技术

MSM结构4H-SiC紫外光电探测器在国防和民用光电探测领域具有重要的应用，采用这种结构的紫外探测器具有制备工艺简便、响应速度快、量子效率高等特点，并且适用于阵列探测器件应用。相比于传统金属电极材料，石墨烯是一种由单层sp2杂化碳原子构成的新型二维导电材料,拥有良好的紫外光透过率及优异的光学、电学和力学性能，作为一种透明电极能够与半导体材料形成良好的接触，具有广泛的应用([1]Geim,A.K.,Novoselov,K.S.Nature Mater.2007,6,183-191；[2]Bonaccorso,F.,Sun,Z.,Hasan,T.,Ferrari,A.C.Graphene photonics and optoelectronics.Nature Photon.2010,4,611-622.)。在SiC紫外光电探测器件的制备工艺中，选择一种有效可行的方法制备石墨烯透明电极，应用于经典的MSM结构4H-SIC紫外探测器，能够有效改善紫外光入射面积，抑制暗电流，提高光谱响应度。但是目前各种石墨烯制备工艺考虑到应用于器件的实际工作时，在转移面积、表面质量、与半导体材料接触效果等方面仍然有改善提高的空间，因此需要探索在不同条件下石墨烯材料生长特性及调控措施，有针对性采用可以应用于紫外光电探测器件的制备方法，结合MSM结构的4H-SiC紫外光电探测器制备工艺优化，进一步提高器件的有效光透过率和相关电学特性，实现微弱紫外信号探测能力的进一步提升。

发明内容

本发明的目的在于提供具有石墨烯透明电极的一种MSM结构4H-SiC紫外光电探测器的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)在n型4H-SiC衬底外延生长一层半绝缘层后，将材料样品切割成矩形条状样品，采用标准RCA程序清洗表面，进而采用电热分解生长方法，通过环境条件、温度及生长时间控制，使用DC直流电源通电于矩形条状样品两端，直接在4H-SiC外延层的Si面热生长多层石墨烯薄膜，分别考虑薄膜厚度和质量对入射紫外光的吸收、光生电流及响应速度等影响因素，优化生长技术条件，通过光刻图形化，结合ICP刻蚀，在器件表面制备出MSM结构用的叉指电极；

2)溅射沉积组合金属焊盘，再在样品表面通过等离子体增强化学气相沉积法覆盖生长一层致密的SiO₂作为钝化层；

3)用光刻与刻蚀工艺，去除圆形焊盘区域上的SiO₂，即得MSM结构4H-SiC紫外光电探测器。