[发明专利]一种Zn:Ga2O3薄膜基MSM结构日盲紫外光电探测器及其制备方法

摘要

本发明公开了一种Zn:Ga2O3薄膜基MSM结构日盲紫外光电探测器及其制备方法，具体是指以c面蓝宝石单晶为衬底，采用磁控溅射生长沿着晶面择优生长的Zn掺杂β‑Ga2O3薄膜(Zn:Ga2O3)作为光吸收层，并在其上溅射Au/Ti叉指电极作为光生载流子的收集电极，制备获得的Zn:Ga2O3薄膜基MSM结构日盲紫外光电探测器。本发明通过Zn掺杂提高了Ga2O3薄膜基MSM结构日盲紫外光电探测器的光响应速度，采用在Ga2O3靶材起辉圈周围放置特定数量的Zn颗粒生长特定浓度Zn:Ga2O3薄膜，方法简单。本发明采用商业化的制备方法磁控溅射生长薄膜，工艺可控性强，易操作，所得薄膜表面致密、厚度稳定均一、可大面积制备、重复性好。该发明制备的Zn:Ga2O3薄膜基MSM结构日盲紫外光电探测器在日盲紫外探测领域具有潜在的应用前景。 1

主权项

1.一种Zn:Ga₂O₃薄膜基MSM结构日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）以c面蓝宝石为衬底，清洗过程如下：将衬底依次浸泡到丙酮、乙醇、去离子水中各超声10分钟，取出后再用去离子水冲洗，最后用干燥的N₂气吹干，待用；

（2）将清洗干净的蓝宝石衬底放入沉积室，采用磁控溅射在其上生长纯的以及Zn掺杂的β‑Ga₂O₃薄膜，生长纯的β‑Ga₂O₃薄膜以99.99%纯度的Ga₂O₃陶瓷为靶材，生长特定浓度Zn:Ga₂O₃薄膜在Ga₂O₃靶材边缘放置特定数量的Zn颗粒，薄膜的具体生长参数如下：背底真空为1×10^‑4 Pa，工作气氛为Ar气，工作气压为0.8 Pa，衬底温度为650℃，溅射功率为80 W，溅射时间为2 h；所述的步骤（2）中所使用的磁控溅射生长Zn:Ga₂O₃薄膜时在Ga₂O₃靶材边缘周围放置不同数量的Zn颗粒来控制Zn的掺杂浓度；

（3）将步骤（2）中制备的薄膜用镂空的叉指电极掩膜板遮挡，采用磁控溅射方法先后溅射金属Ti层和Au层获得Au/Ti叉指电极，溅射工艺条件如下：背底真空为1×10^‑4 Pa，衬底温度为室温，工作气氛为Ar气，工作气压为0.8 Pa，溅射功率为40 W，Ti层的溅射时间为30 s，Au层的溅射时间为70 s；

最后得到由Zn:Ga₂O₃薄膜、蓝宝石衬底和Au/Ti叉指电极组成Zn:Ga₂O₃薄膜基MSM结构日盲紫外光电探测器，所述的Zn:Ga₂O₃薄膜厚度为150‑200 nm，位于蓝宝石衬底上，面积与蓝宝石衬底相同，Au/Ti叉指电极位于Zn:Ga₂O₃薄膜上，包括Ti薄膜电极和Au薄膜电极，Ti薄膜电极厚度为30 nm， Au薄膜电极在Ti薄膜电极的上方，厚度为70 nm，Au/Ti叉指电极的长度为2800微米，宽度为200微米、间距为200微米。