[发明专利]日盲紫外光电探测器及其制备方法

说明书

本发明提供一种日盲紫外光电探测器及其制备方法，日盲紫外光电探测器包括从下至上依次设置的基底、缓冲层、多周期薄膜层、金属叉指电极；多周期薄膜层至少为双层结构，多周期薄膜层的各层由GaN、Al_xGa_1‑xN和AlN中的任意两种或三种材料依次叠加构成。本发明提供的日盲紫外光电探测器及其制备方法，通过设置具有折射率差异的多层结构的多周期薄膜层，通过控制多周期薄膜层厚度、周期数实现可选择的对特定波段辐射的反射率增强，实现双波段日盲紫外光电探测的新思路，解决单一光学带隙半导体材料无法实现双波段探测的问题。

技术领域

本发明属于半导体紫外探测和制备技术领域，具体涉及一种日盲紫外光电探测器及其制备方法。

背景技术

深紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后开发的一种新型光电检测技术。特别是位于日盲波段的深紫外探测，可以避免环境光(主要是太阳的电磁辐射信号)对探测器的影响，具有高紫外/可见抑制比的优势。日盲紫外光电探测器被公认为在超高压(UHV)电网的漏电电晕检测、重要军事和民用目标防御导弹威胁以及公共生物安全的化学/生物制剂检测等领域具有广泛的应用和市场前景。目前商用的日盲紫外波段的探测器主要有硅基光电二极管、光电倍增管和本征截止的半导体探测器。硅基光电二极管对于可见光和近红外同样敏感，需要滤光片才能实现日盲紫外波段的无干扰探测。光电倍增管需要在高压下工作，而且体积大、效率低、易损坏，而且同样依赖于滤光片排除其他波段光的干扰。本征截止的半导体材料相对于传统的深紫外探测器具有携带方便、造价低廉、响应度高等优点而受到了广泛的关注。

氮化铝镓材料(AlGaN)为直接带隙宽禁带半导体，且禁带宽度从3.4eV(GaN)到6.2eV(AlN)连续可调，具有高的击穿场强、高导热率、高化学和热稳定性以及良好的光学和力学性能，已被认为是开发深紫外(DUV)光电器件的核心材料之一，可应用于本征截止日盲紫外光电探测器的制备。为了增强AlGaN基日盲紫外光电探测器在实际应用中达到选择性波段的目标识别能力，以适应日益复杂的应用环境，人们将关注焦点转移到了实现双波段甚至多波段探测等具有波段选择功能的探测器研究上。然而，对于具有单一光学带隙的半导体材料，同时实现不同波段的光谱检测存在着巨大的挑战。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，本发明提供一种紫外光电探测器及其制备方法。

本发明提供一种日盲紫外光电探测器，包括从下至上依次设置的基底、缓冲层、多周期薄膜层、金属叉指电极；

多周期薄膜层至少为双层结构，多周期薄膜层的各层由GaN、Al_xGa_1-xN和AlN中的任意两种或三种材料依次叠加构成；其中，0x1。

进一步地，多周期薄膜层的周期数为10-100个。

进一步地，多周期薄膜层的每个周期中各层的厚度为10-50nm，各层的厚度与各层的折射率满足以下公式：

λ/4＝nt；

其中，λ表示反射增强的中心波长；t表示各层的厚度；n表示各层的折射率。

进一步地，缓冲层为AlN薄膜，厚度为500nm-1000nm。

进一步地，基底的材料为蓝宝石、硅或者碳化硅中的任意一种。

进一步地，金属叉指电极的材料为Ni和Au组成的双层电极。

进一步地，金属叉指电极的宽度为5-10μm，长度为50-200μm，电极间距为5-10μm，对数为5-100对。

本发明还提供一种日盲紫外光电探测器的制备方法，包括如下步骤：

S1、在基底上外延生长缓冲层；

S2、在缓冲层上生长多周期薄膜层，控制多周期薄膜层的厚度满足以下公式：