[发明专利]金刚石基紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金刚石基紫外探测器，包括金刚石薄膜、第一电极、第二电极和绝缘层；金刚石薄膜包括金刚石微柱、第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽，金刚石微柱在金刚石薄膜的表面周期性排布，金刚石微柱之间的空隙为第三沟槽，第三沟槽的两侧分别设与其联通的第一沟槽、第二沟槽；第一电极在第一沟槽、第三沟槽上；第二电极在第二沟槽、第三沟槽上方；绝缘层在第一电极、第二电极堆叠的区域之间。本发明还公开了一种金刚石基紫外探测器的制备方法。本发明利用沟槽设置堆叠的第一电极和第二电极，提高金刚石薄膜表面占空比，增加载流子数量并实现其有效收集，提高了灵敏度和响应度。

技术领域

本发明涉及探测器及其制法，具体为一种金刚石基紫外探测器及其制备方法。

背景技术

在宽禁带紫外探测器的研究上，金刚石薄膜紫外探测器的研究成为最具有吸引力的课题之一。金刚石的禁带宽度为5.5eV，对应于225nm的紫外波长，具有日盲特性，使器件无须配置滤光片或介电涂层就能满足在可见光背景下使用。金刚石还具有许多优异的电、光、热和机械性能及高的抗辐照强度和物理化学稳定性，如低介电常数，高击穿电压，高电子/空穴迁移率，高导热率等等。正是上述诸多特点，使金刚石在探测技术中应用广泛，尤其在高能粒子、X射线及紫外光探测技术领域的表现较为突出。

目前，金刚石基紫外探测器通常有两种：一种是在金刚石上表面沉积平面叉指结构金属电极的紫外探测器，另一种是在金刚石上、下表面都沉积金属电极的三明治夹层结构。但是，在电极为平面叉指结构的紫外探测器中，由于正负叉指电极都需要满足一定宽度的条件，导致叉指电极几乎占据了金刚石的整个上表面，使得金刚石受辐照的面积极少，从而影响载流子的产生数量，进一步的，平面叉指结构的电场主要分布于金刚石表面以下几个微米之内，对产生于远离金刚石上表面的载流子无法进行有效收集，从而影响探测器的灵敏度和响应度；另外，三明治夹层结构的紫外探测器一个电极在背面，减少了正面电极的挡光，但是因整体厚度较厚，对载流子的漂移和收集不利，同样影响探测器的器件性能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种灵敏度高、响应度高的金刚石基紫外探测器，本发明的另一目的是提供一种简单方便的金刚石基紫外探测器的制备方法。

技术方案：本发明所述的一种金刚石基紫外探测器，包括金刚石薄膜、第一电极、第二电极和绝缘层；金刚石薄膜包括金刚石微柱、第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽，金刚石微柱在金刚石薄膜的表面周期性排布，金刚石微柱两两之间的空隙为第三沟槽，金刚石薄膜的对边分别设置第一沟槽、第二沟槽，第三沟槽的两侧分别设置与其联通的第一沟槽、第二沟槽；第一电极设置在第一沟槽、第三沟槽上；第二电极设置在第二沟槽、第三沟槽上方；绝缘层设置在第一电极、第二电极堆叠的区域之间。

第二电极的上表面不高于金刚石微柱的上表面。第一电极、第二电极均包括柄部和齿部，第一电极的齿部与第二电极的齿部在第三沟槽上方堆叠。

金刚石微柱的高度为5μm～20μm，宽度为40μm～60μm。第三沟槽的宽度为10μm～30μm。金刚石薄膜的厚度≤10μm。绝缘层的厚度为2μm～4μm。

绝缘层由二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝或氧化钛材料制成。第一电极、第二电极由金、铬或钛材料制成。

上述金刚石基紫外探测器的制备方法，包括以下步骤：

S1：准备好金刚石薄膜；

S2：刻蚀金刚石薄膜，在其表面形成金刚石微柱、第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽；

S3：在第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽中依次沉积第一电极、绝缘层和第二电极，并去除多余部分。其中，第一电极和第二电极部分堆叠于第三沟槽上方，绝缘层形成于第一电极和第二电极堆叠的区域之间。