铁电-半导体异质结型日盲紫外光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铁电

【技术实现步骤摘要】
铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及属于半导体异质结日盲紫外光电探测器
，尤其涉及一种铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于地球臭氧层对太阳光的吸收作用，太阳光谱中的深紫外部分(200
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280nm)无法到达地球表面而被称为日盲光。因此，日盲紫外光电探测器具有灵敏度高和抗干扰能力强的优点，从而可被广泛应用于生物气溶胶检测、火灾监控、导弹预警、深空探测等领域。其中，相比于传统的光电导型半导体异质结日盲紫外光电探测器，自驱动半导体异质结日盲紫外光电探测器通常通常具有体积小、易集成、低功耗等优点，因而其具有更为广阔的应用前景。
[0003]要实现日盲紫外光探测，器件功能层的光学带隙须大于4.4eV。氧化镓(Ga2O3)是一种宽禁带半导体材料，它的禁带宽度约为4.8～4.9eV，远大于目前常用的半导体材料ZnO(3.4eV)，4H
‑
SiC(3.3eV)和GaN(3.4eV)等，而且其具有优良的化学性质和热稳定性，是制备日盲紫外光探测器的理想材料。
[0004]构建半导体异质结是实现高性能自驱动半导体异质结日盲紫外光电探测器的一个主要途径。由于目前常用半导体材料的带隙在3.0～4.0eV范围内，Ga2O3与这些半导体材料构建异质结会使器件对非日盲光产生响应，从而降低器件的抗干扰能力。
[0005]基于目前的日盲紫外光探测器存在的缺陷，有必要对此进行改进。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提出了一种铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器及其制备方法，以解决现有技术中存在的技术问题。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器，包括：
[0008]衬底；
[0009]Ga2O3薄膜层，位于所述衬底表面；
[0010]Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层，位于所述Ga2O3薄膜层远离所述衬底一侧的表面；
[0011]顶电极，位于所述Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层远离所述衬底一侧的表面；
[0012]其中，0＜x≤1。
[0013]优选的是，所述的铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器，所述Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层的厚度为3～100nm。
[0014]优选的是，所述的铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器，所述Ga2O3薄膜层的厚度为50～500nm。
[0015]优选的是，所述的铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器，所述衬底包括FTO导电玻璃衬底、ITO导电玻璃衬底、Pt/Ti/SiO2/Si衬底中的任一种。
[0016]优选的是，所述的铁电
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半导体异质结型日盲紫外光电探测器，所述顶电极包括Pt
电极、Au电极、Al电极、Al掺杂ZnO电极、ITO电极中的任一种。
[0017]第二方面，本专利技术还提供了一种所述的铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0018]提供衬底；
[0019]在所述衬底表面制备Ga2O3薄膜层；
[0020]在所述Ga2O3薄膜层远离所述衬底一侧的表面制备Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层；
[0021]在所述Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层远离所述衬底一侧的表面制备顶电极。
[0022]优选的是，所述的铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器的制备方法，在所述衬底表面制备Ga2O3薄膜层具体为：以Ga2O3陶瓷为靶材，采用脉冲激光沉积法、磁控溅射法或溶胶凝胶法在所述衬底表面制备得到Ga2O3薄膜层；
[0023]制备Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层具体为：利用原子层沉积法、磁控溅射法、脉冲激光沉积法或溶胶凝胶法在所述Ga2O3薄膜层表面制备Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层；
[0024]制备顶电极具体为：利用真空蒸镀法、磁控溅射法或电子束沉积法在所述Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层表面制备顶电极。
[0025]优选的是，所述的铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器的制备方法，采用脉冲激光沉积法制备Ga2O3薄膜层具体为：
[0026]以Ga2O3陶瓷作为靶材，控制衬底温度为25～800℃、脉冲激光能量为150～600mJ/Pulse、氧压为0～8Pa、沉积时间为10～120min，在衬底表面沉积形成Ga2O3薄膜层。
[0027]优选的是，所述的铁电
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半导体异质结型日盲紫外光电探测器的制备方法，采用原子层沉积法制备Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层具体为：
[0028]将制备有Ga2O3薄膜层的衬底置于原子层沉积系统样品室，以四(二甲氨基)铪和四(二甲氨基)锆作为前驱体，进行交替沉积，即制备得到Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层。
[0029]优选的是，所述的铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器的制备方法，所述Ga2O3陶瓷靶材的制备方法为：
[0030]向Ga2O3粉末中加水，进行球磨，然后干燥，压制成陶瓷坯片；
[0031]再将陶瓷坯片于1000～1400℃下烧制1～4h，即得Ga2O3陶瓷靶材。
[0032]本专利技术的一种铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
[0033](1)本专利技术的铁电
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半导体异质结型日盲紫外光电探测器，包括Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层，Hf
x
Zr1‑
x
O2是一种铁电材料，它具有非常宽的光学带隙(5.0～5.6eV)和高的介电常数，Hf
x
Zr1‑
x
O2和Ga2O3之间形成异质结，一方面通过异质结界面的内建电场来分离光生载流子；另一方面，由于Hf
x
Zr1‑
x
O2铁电层的自发极化作用，使其内部存在一个自发极化电场，自发极化电场与Ga2O3/Hf
x
Zr1‑
x
O2异质结内建电场的耦合作用共同促进光生载流子分离，从而实现器件性能的提升；此外，Hf
x
Zr1‑
x
O2层对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器，其特征在于，包括：衬底；Ga2O3薄膜层，位于所述衬底表面；Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层，位于所述Ga2O3薄膜层远离所述衬底一侧的表面；顶电极，位于所述Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层远离所述衬底一侧的表面；其中，0＜x≤1。2.如权利要求1所述的铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器，其特征在于，所述Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层的厚度为3～100nm。3.如权利要求1所述的铁电
‑
半导体异质结型日盲紫外光电探测器，其特征在于，所述Ga2O3薄膜层的厚度为50～500nm。4.如权利要求1所述的铁电
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半导体异质结型日盲紫外光电探测器，其特征在于，所述衬底包括FTO导电玻璃衬底、ITO导电玻璃衬底、Pt/Ti/SiO2/Si衬底中的任一种。5.如权利要求1所述的铁电
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半导体异质结型日盲紫外光电探测器，其特征在于，所述顶电极包括Pt电极、Au电极、Al电极、Al掺杂ZnO电极、ITO电极中的任一种。6.一种如权利要求1～5任一所述的铁电
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半导体异质结型日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底表面制备Ga2O3薄膜层；在所述Ga2O3薄膜层远离所述衬底一侧的表面制备Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层；在所述Hf
x
Zr1‑
x
O2薄膜层远离所述衬底一侧的表面制备顶电极。7.如权利要求6所述的铁电
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半导体异质结型日盲紫外光电探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：何云斌，杨高琛，陈剑，卢寅梅，黎明锴，王紫慧，毛佳兴，程盈盈，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：