[发明专利]一种自驱动MSM紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明属于半导体光电器件技术领域，尤其涉及一种自驱动MSM紫外探测器及其制备方法。本发明提供的紫外探测器包括：衬底；设置在衬底表面的图形化低温结晶层；设置在图形化低温结晶层表面和衬底表面未覆盖图形化低温结晶层区域的高温外延层；设置于所述图形化低温结晶层上的高温外延层为金属极性，设置于所述衬底表面未覆盖图形化低温结晶层区域上的高温外延层为氮极性；设置在所述高温外延层上的插指电极；插指电极由两组电极组成，一组电极设置于高温外延层的金属极性区域，另一组电极设置于高温外延层的氮极性区域。本发明提供的MSM紫外探测器在MSM结构的简单框架下实现了探测器响应度和整体性能的显著提升，使其可以进行自驱动探测。

技术领域

本发明属于半导体光电器件技术领域，尤其涉及一种自驱动MSM紫外探测器及其制备方法。

背景技术

紫外探测技术与红外和激光探测技术互补，是近年来受到广泛关注的一种光电检测技术，在紫外预警及侦察、紫外通讯、火警系统、环境污染监测、医学成像等领域具有极其重要的应用。领域内较为常见的紫外探测器主要是 Si基光电二极管，但由于Si禁带宽度较窄，必须依赖滤光系统，才能滤除可见光波，从而实现对紫外光的探测。相比之下，基于GaN、AlGaN等宽禁带半导体材料制备的紫外探测器可以直接探测紫外光线。宽禁带半导体材料的高电子饱和速度、高击穿电场、高热导率、抗高温和耐辐射等独特优点使其能够在高温，以及极端条件下工作。此外，通过调节AlGaN材料的Al组分，调节材料的禁带宽度，从而使得探测器探测波长在200～365nm范围内连续可调，非常适用于在可见光背景下辨别并监测日盲紫外辐射波段。

基于III族氮化物基(如GaN、AlN、AlGaN)薄膜的紫外探测器主要包含光电导型、肖特基结型、金属-半导体-金属(MSM)型等平面探测器结构，和pin结等垂直或准垂直探测器结构。通常，MSM探测器由肖特基或欧姆插指电极同时沉积在氮化物薄膜上，具有较小的电容，其薄膜无需掺杂，降低了因掺杂而产生的载流子散射现象和金半接触的缺陷密度，因而具有较快的响应速率，受到了人们的广泛关注。此外，MSM结构紫外探测器制备简单，适合大规模产业化生产。

传统MSM紫外探测器虽然结构简单，但因为仅仅依靠肖特基电极收集光生载流子，因此收集效率低，响应度较低。除此之外，传统MSM紫外探测器因正负电极均沉积在同一薄膜上，因此电势相同，在零偏压条件下电流较低。这给长期、稳定的无需外加电源驱动的“自驱动”紫外探测器的开发带来了巨大的挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自驱动MSM紫外探测器及其制备方法，本发明提供的MSM紫外探测器在MSM结构的简单框架下实现了探测器响应度和整体性能的显著提升，使其可以进行自驱动探测。

本发明提供了一种自驱动MSM紫外探测器，包括：

衬底；

设置在所述衬底表面的图形化低温结晶层，所述图形化低温结晶层的材料为纤锌矿结构的氮化物，所述图形化低温结晶层的形成温度为300～950℃；

设置在所述图形化低温结晶层表面和衬底表面未覆盖图形化低温结晶层区域的高温外延层，所述高温外延层的材料为纤锌矿结构的氮化物，所述高温外延层的形成温度为1000～1200℃；设置于所述图形化低温结晶层上的高温外延层为金属极性，设置于所述衬底表面未覆盖图形化低温结晶层区域上的高温外延层为氮极性；

设置在所述高温外延层上的插指电极；所述插指电极由两组电极组成，一组电极设置于所述高温外延层的金属极性区域，另一组电极设置于所述高温外延层的氮极性区域。

优选的，所述衬底为蓝宝石衬底。

优选的，所述图形化低温结晶层的材料为AlN或GaN。

优选的，所述图形化低温结晶层的厚度为10～100nm。