[发明专利]自供电MSM型ZnO基紫外光电探测器及制备方法

说明书

本发明涉及半导体技术领域，为自供电MSM型ZnO基紫外光电探测器及制备方法，该探测器包括衬底、n型缓冲层、p型有源层、n型有源层以及两个电极；n型缓冲层沉积在衬底上；p型有源层只覆盖在部分n型缓冲层上，形成n型缓冲层过渡到p型有源层的台阶；n型有源层作为连续的顶层，一部分覆盖在p型有源层上，另一部分覆盖在n型缓冲层上，使两部分n型有源层产生不相等的电子浓度，在台阶处产生分离光生载流子的空间电荷区；两个电极分别分布在台阶两边，两个电极之间的肖特基接触势垒形成的空间电荷区进一步分离光生电子‑空穴对。与现有技术相比，所述器件具有器件结构简单、背入射带通响应、光响应度高、响应速度快以及无需外加偏压的优点。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及具有带通滤波功能的自供电MSM型ZnO基紫外光电探测器及制备方法。

背景技术

紫外探测技术在光电电路、火灾探测、大气环境监测和光通信等各种实际应用中有着广阔的应用前景。当前，基于第三代宽禁带半导体的紫外光探测器因不受可见光干扰、无需滤波片、稳定性高、抗辐射能力强等优点而受到人们的广泛关注。ZnO作为直接带隙半导体，具有3.37eV的禁带宽度，在可见光波段的透过率高达90％以上，是极具潜力的高效、高速紫外光探测器制作材料。同样具有直接能隙的GaN，其禁带宽度略大于ZnO(3.42eV)，由于其优异的物理和化学性能使得它制备的器件具有较高的稳定性，是目前最适用于工业集成的材料之一。

自供电是指在环境中获取可用形式的能量，从而驱动低功耗设备的运行。自供电探测器件可以实现从入射光辐射到可测量电信号的转换，以独立、可持续和免维护的方式监测环境光，被认为是未来光电器件的发展趋势之一。迄今为止，包括肖特基势垒、p-n结等自供电紫外光光电探测器已被研究开发出来。目前被广泛研究的是p-n结型自供电器件，基于肖特基势垒自供电紫外探测器件往往存在由于表面电极遮盖效应、响应度低，响应时间较长等缺点。

在许多紫外光的光电探测中，器件往往对某大范围波段的紫外光响应，而紫外光探测应用领域往往需要器件对特定紫外光响应，这需要光探测器件具有带通特性。而目前紫外光探测器要想实现带通特性则需要配置紫外带通滤波片，这将大大增加器件体积。因此，为了保证器件的微型化应用，设计具有带通特性的器件结构，是实现高效、多功能光电探测器的一个关键因素。

发明内容

本发明提供具有带通滤波功能的自供电MSM型ZnO基紫外光电探测器及制备方法，用于解决MSM型紫外探测器响应度低、需外置电源，不能满足带通响应等问题。

本发明探测器所采取的技术方案是：自供电MSM型ZnO基紫外光电探测器，包括衬底、n型缓冲层、p型有源层、n型有源层以及两个电极；

n型缓冲层沉积在衬底上；p型有源层只覆盖在部分n型缓冲层上，形成n型缓冲层过渡到p型有源层的台阶；n型有源层作为连续的顶层，一部分覆盖在p型有源层上，另一部分覆盖在n型缓冲层上，使两部分n型有源层产生不相等的电子浓度，在台阶处产生分离光生载流子的空间电荷区；两个电极分别分布在台阶两边，两个电极之间的肖特基接触势垒形成的空间电荷区进一步分离光生电子-空穴对。

在优选的实施例中，所述台阶采用刻蚀的方法制备而成，通过刻蚀部分p型有源层，产生有p型有源层的上台面，和无p型有源层的下台面。

在优选的实施例中，刻蚀深度的要求为刻蚀到n型缓冲层。

优选地，刻蚀深度最小值为p型有源层的厚度，刻蚀深度还需小于p型有源层的厚度与n型缓冲层的厚度之和。

优选地，n型缓冲层为n型GaN或本征未掺杂GaN，厚度范围为0.3～4μm。p型有源层为p型GaN或p型Al_0.1Ga_0.9N，厚度范围为50nm～100nm。电极采用Pt、Au、Ag、Ni、Pd、Cr、Ru中任意一种金属。

本发明自供电MSM型ZnO基紫外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：