[发明专利]一种InGaN可见光探测器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种InGaN可见光探测器及其制备方法和应用，所述探测器包括从下到上依次设置的衬底、缓冲层、InGaN功能层和Ti₃C₂电极；所述缓冲层为从下到上依次设置的AlN层、AlGaN层和GaN层。通过在InGaN功能层上设置Ti₃C₂电极使InGaN蓝光探测器具有自供电特性，并提升了响应度，减小暗电流；同时Ti₃C₂具有高透光性和导电性，可以增大器件受光面积，增强载流子寿命，提升载流子迁移速率，减小漏电。

技术领域

本发明属于可见光探测器技术领域，尤其涉及一种InGaN可见光探测器及其制备方法和应用。

背景技术

铟氮化稼(InGaN)材料作为第三代半导体材料研究热点之一,具有稳定的化学性质、高击穿电场电阻和热导率，通过调节In的组分，可以使带隙在0.7eV(红外)到3.4eV(紫外)范围内实现连续调节，是制作应用于可见光通讯光电探测器的理想材料。然而，InGaN材料的大缺陷密度、低载流子迁移率和相对较低的载流子寿命限制了InGaN和衬底之间大晶格失配引起的光电检测性能。

虽然InGaN基探测器研究取得了显著成果，但是到目前为止还没有实现商品转化。制约InGaN探测器发展和应用的根本问题是材料质量问题，关键问题是器件优化问题。

Mxenes自2011年被报道以来就备受关注。Mxenes及其薄膜通常可以通过低温固溶处理剥离Max相得到，生产方法简单。它具有金属导电性和良好的透光率,并且可以通过改变Mxenes的表面基团和类型来灵活调整Mxenes的功函数和电子能带结构。其功函数可在1.6～8.0eV的较宽范围内调节，有利于与各种吸光材料形成肖特基接触，增强光生载流子的传输。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提出一种InGaN可见光探测器，其具有高载流子寿命、高载流子迁移率和高灵敏度。

本发明的第二个方面提出了一种所述InGaN可见光探测器的制备方法。

本发明的第三个方面提出了一种所述InGaN可见光探测器的应用。

根据本发明的第一个方面，提出了一种InGaN可见光探测器，包括从下到上依次设置的衬底、缓冲层、InGaN功能层和Ti₃C₂电极；所述缓冲层为从下到上依次设置的AlN层、AlGaN层和GaN层，其中AlN层设置在所述衬底上。

本发明中，通过设置AlN/AlGaN/GaN缓冲层，降低位错，释放应力，使缺陷密度由10¹⁰减小到10⁴，使生长的InGaN材料质量更好。通过在InGaN功能层上设置Ti₃C₂电极致使器件具备供电特性，并提升了响应度，减小暗电流；以Ti₃C₂作为电极使得本发明的InGaN可见光探测器具备MSM探测器结构简单，易于制备的特点；同时Ti₃C₂具有高透光性和导电性，可以增大器件受光面积，增强载流子寿命，提升载流子迁移速率，减小漏电。

在本发明的一些实施方式中，所述Ti₃C₂电极的厚度为20nm～30nm。本发明中，Ti₃C₂电极在上述厚度下，利于电流导通，低于这个厚度，导致电流导通受阻，而高于这个厚度，导致器件受光度变差。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述InGaN功能层中In组分的摩尔分数为10％～30％。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述InGaN功能层的厚度为25nm～50nm。该厚度下的生长的InGaN薄膜质量较好。