[发明专利]一种基于β-Ga2

说明书

本发明属于日盲紫外光探测器技术领域，公开了一种基于β‑Ga₂O₃/MgO异质结的三端口紫外光探测器制作方法，包括以下步骤：采用镂空的叉指电极掩膜板遮挡光敏层，采用磁控溅射的方法在β‑Ga₂O₃薄膜表面溅射Ti/Au叉指金属电极作为晶体管电极的S端和D端，在MgO衬底背部溅射Ti/Au作为栅极G端，从而获得三端口的MSM结构的日盲探测器件。本发明实施例在(100)取向MgO衬底上能够生长出均匀分布的(00l)取向的β‑Ga₂O₃薄膜，晶格的匹配度高，晶格间结合紧密，外延层不易脱落；采用磁控溅射方法外延生长β‑Ga₂O₃薄膜层，工艺简单、易操作、可控性强，所得薄膜表面光滑、致密、厚度均匀，可用于批量的商业化制备，所得产品的性能稳定、重复性好。

技术领域

本发明属于日盲紫外光探测器技术领域，特别涉及一种基于β-Ga₂O₃/MgO异质结的三端口紫外光探测器及其制作方法。

背景技术

由于臭氧层的存在，几乎不存在波长介于200-280nm的紫外光(称之为日盲区)，针对该波段的信号探测被称为日盲紫外光探测。日盲紫外光探测器不受太阳光背景影响，可以全天候工作，具有灵敏度高、虚警率低等特点，工作在此波段的通信准确率也极高，在生物测试、臭氧空洞监测、航天航空等方面有广泛的应用。日盲紫外通信技术的核心是高灵敏度、低噪声的紫外光探测器件的研制。目前常用的基于光电倍增管的真空紫外光探测器件体积大、响应慢，而基于宽禁带半导体材料的紫外光探测器件则具有体积小、重量轻、增益高、响应快、噪声低、耐冲击、抗振动以及不受磁场影响等优点，特别适用于装备集成。因此，基于尺寸、功耗、成本和安全等因素的考虑，采用半导体探测器替代光电倍增管是一种比较理想的选择。近年来，得益于宽禁带半导体物理基础研究和材料制备工艺的进展和突破，为新型固态紫外光探测器件的开发带来了新的希望。

要实现日盲紫外光探测，器件核心半导体材料的禁带宽度要大于4.4eV(对应探测波长280nm)，近几年研究主要集中在AlGaN、MgZnO、Ga₂O₃等宽带禁带半导体材料上。理论上，三元合金AlGaN禁带宽度会随着Al组分的变化在3.4～6.2eV之间可调，要获得日盲区探测，AlGaN的Al组分需高于38％，但高Al含量的AlGaN薄膜需要极高温的生长环境且易发生异相分离。MgZnO在单晶纤维锌矿的结构下很难保持超过4.5eV的带隙，影响了它们在日盲探测领域的应用。而Ga₂O₃的禁带宽度约为4.9eV，正好对应于日盲区，室温下激子束缚能高达40～50meV，远高于室温热离化能(26meV)，并具有优异的热稳定性和化学稳定性，是制备日盲紫外光探测器件的天然理想材料。