[发明专利]一种氧化镓场效应晶体管日盲探测器及其制作工艺

说明书

本发明的氧化镓场效应晶体管日盲探测器，包括衬底、栅电极、栅介质层、氧化镓沟道层、源电极和漏电极，特征在于：氧化镓沟道层采用100‑300 nm厚的N型掺杂氧化镓薄膜。本发明的日盲探测器的制作工艺，包括：a).将衬底依次用去离子水、丙酮、乙醇清洗；b).用等离子体清洗机在氧气氛围中清洗衬底；c).转移氧化镓薄膜；d).去除转移物；e).制备源、漏电极。本发明的场效应晶体管及制作工艺，首先采用离子水、丙酮、乙醇对衬底进行清洗，再利用等离子体清洗机在氧气氛围中进行清洗，改善了栅介质层表面的亲和性，使得转移的氧化镓薄膜与栅介质层的接触更加牢固，使得所形成的器件具有高光电流开关比、快速响应的特点。

技术领域

本发明涉及一种效应晶体管及其制作工艺，更具体的说，尤其涉及一种氧化镓场效应晶体管日盲探测器及其制作工艺。

背景技术

日盲探测器是能够对紫外光辐射进行接收和探测的器件，在军事和民用领域等具有极其重要的作用，发展前景非常广阔。日盲探测器对波长长于280 nm的光没有响应，具有高信噪比、低误报率和很强的弱信号检测能力，同时抗辐射性能和化学稳定性超强，可以用于相对恶劣的环境。目前，它已被广泛应用于许多领域，包括导弹跟踪，臭氧空洞监测，空间通信，火焰探测和卫星。作为宽带隙（4.8 eV）和直接带隙材料，氧化镓可以很好地适应日盲紫外探测的需求，此外，它在平板显示器，气体传感器和光电探测器等光电子器件中得到了广泛应用。但是通过剥离氧化镓单晶制作的场效应晶体管结构日盲探测器存在响应速度慢、光电流开关比低等问题，阻碍其在实际中的应用。

目前已经有许多关于氧化镓制作的电子器件的报道，包括场效应晶体管和日盲探测器等。中国专利文献106711270A提供了一种柔性氧化镓基日盲紫外光电探测器及其制备方法：利用气相沉积法制备氧化镓微米带材料，将其作为日盲紫外光的光敏材料，将氧化镓微米带材料转移到柔性衬底上，再结合掩模和真空镀膜方法在氧化镓微米带的两端制备金属电极，最终制备获得柔性氧化镓基日盲紫外光电探测器，利用柔性的氧化镓微米带材料结合柔性衬底制备出柔性氧化镓基日盲紫外光电探测器具有针对日盲紫外光的特征响应和柔性可弯曲的特点。柔性探测器件具有重复弯曲可恢复性，可以应用于可穿戴探测设备、弯曲屏交互设备、仿生组织等领域；可以大幅提高日盲光电探测系统的便携性、设置及设计的自由度。Wenxiang Mu等人[W. Mu, Z. Jia, Y. Yin, Q. Hu, J. Zhang, Q. Feng, Y.Hao, and X. Tao. One-step exfoliation of ultra-smooth β-Ga₂O₃ wafers from bulkcrystal for photodetectors. Crystengcomm. 2016,19(34)]制备了基于剥离β-Ga₂O₃单晶的简单金属-半导体-金属（MSM）结构的日盲探测器，其中光电流上升和下降时间分别为4.4 s和0.14 s，响应速度较慢；Sooyeoun Oh等人[S. Oh, J. Kim, F. Ren, S.J.Pearton, and J. Kim. Quasi-two-dimensional β-Gallium Oxide Solar-blindPhotodetectors with Ultrahigh Responsivity. Journal of Materials Chemistry C.2016, 4(39)]制备了基于剥离氧化镓单晶的场效应晶体管结构的日盲探测器，其响应时间分别为0.67 s和1.56 s。其响应时间虽较前者稍具优势，但仍然不能满足在实际应用中的要求，且其存在光电流开关比低的问题，这将成为其应用于实际中的巨大阻碍。

发明内容

本发明针对氧化镓日盲探测器响应时间长、光电流开关比低等问题，提出一种场效应晶体管结构的氧化镓基日盲探测器及其制备方法。