一种2Dh-BN/AlGaNⅡ型异质结自驱动紫外光探测器制造技术

本实用新型专利技术涉及紫外光探测器的技术领域，具体公开了一种2D h

【技术实现步骤摘要】
一种2D h
‑
BN/AlGaNⅡ型异质结自驱动紫外光探测器


[0001]本技术涉及紫外光探测器的
，具体地，涉及一种2D h
‑
BN/AlGaNⅡ型异质结自驱动紫外光探测器。

技术介绍

[0002]Ⅲ族氮化物半导体材料拥有优良的光学、电学、热学、化学、机械性能，目前，Ⅲ族氮化物光电器件和功率器件也得到了广泛研究。作为第三代半导体材料研究热点之一的AlGaN材料电子迁移率高、热稳定性好、化学稳定性好；并且可通过调整合金中Al的组分，实现禁带宽度从3.4eV到6.2eV的连续调节，从而使得AlGaN光电探测器能够覆盖大部分紫外光波段，相比传统探测器具有体积小、易携带、易集成、工作电压低、节能环保、无需滤光系统的优势，但同时也存在相分离导致的制备困难、器件响应度低的问题。
[0003]近年来，继石墨烯后，二维材料逐渐得到发掘，其层厚仅为几个原子层，同时相比于体材料具有优异的电学、光学、机械性能，因此在催化、微电子、离子储存、光电子学领域的巨大潜力得到了研究发展。在这其中，2D h
‑
BN受到了不少的关注：首先，由B和N原子交替排列组成的h
‑
BN具有高相对介电常数(3～5左右)；其次，它具有宽禁带(4～6eV)、优异的化学稳定性、热稳定性、高导热性等特点，适合于广阔的温度范围以及复杂的环境条件；最后，无悬挂键的原子级平滑表面使得将其引入光电探测器后，可以大大降低暗电流的大小，提高探测性能。如专利一种AlGaN/h
‑
BN多量子阱结构的深紫外LED及其制备方法，公开了自下而上依次包括：衬底、AlN模板层、n型AlxGa1
‑
xN层、AlyGa1
‑
yN/h
‑
BN多量子阱层、p型AlzGa1
‑
zN层、p型GaN接触层。AlyGa1
‑
yN/h
‑
BN多量子阱层包括：AlyGa1
‑
yN量子阱层和h
‑
BN量子垒层；其中，AlyGa1
‑
yN量子阱层中Al组分y的范围为0.5≤y≤0.7，厚度为2
‑
4nm；h
‑
BN量子垒层的厚度为5
‑
10nm。该专利能够改善深紫外LED空穴注入困难、电子泄漏、失配应力的问题，从而提高深紫外LED发光效率。
[0004]并且，有研究人员采用GaN/AlGaN多量子阱材料制备的紫外光探测器，响应时间为300ms，暗电流为10
‑7A，在12V电压下，峰值响应度达到4.56A/W的响应度；但由于材料表面存在悬挂键，器件暗电流仍较高；其次，该探测器需要外加电源才可以进行工作。

技术实现思路

[0005]为克服上述现有技术存在的材料表面存在悬挂键，器件暗电流仍较高，且探测器需要外加电源的技术问题；本技术提供一种2D h
‑
BN/AlGaNⅡ型异质结自驱动紫外光探测器。通过引入缓冲层提升AlGaN材料质量，通过采用2D h
‑
BN层与n
‑
Al
0.8
Ga
0.2
N层构成Ⅱ型结异质结结构，实现光生载流子的有效分离，从而获得器件自驱动效应，大幅提升器件的响应度及灵敏度；通过引入h
‑
BN，抑制量子隧穿效应，减少由此产生的暗生载流子；同时由于二维生长材料表面无悬挂键，降低了暗电流，使得2D h
‑
BN层与AlGaN材料相结合，提高了探测器的性能水平，此外，2D h
‑
BN具有优良的化学稳定性，可以提高探测器的稳定性、拓宽工作温度范围。
[0006]通过引入缓冲层提升AlGaN材料质量，探测器获得自驱动性能，具有提高外量子效率，加快响应速度，提升稳定性和灵敏度的优点；宽带隙的AlGaN半导体在不借助紫外滤波器的情况下拥有优良的紫外信号探测性能，可作为日盲光电探测器进一步拓宽适用范围；且2D h
‑
BN具有原子尺度的平整表面，没有悬挂键和电荷杂质，加入纳米尺寸的2D h
‑
BN可有效降低暗电流并减少由于量子隧穿效应而产生的载流子数目，进而提高探测器的性能；2D h
‑
BN具有化学稳定性，从而提高探测器的稳定性、拓宽探测器的使用温度范围。
[0007]结构设计方面，采用2D h
‑
BN层与n
‑
Al
0.8
Ga
0.2
N层构成Ⅱ型结异质结结构，在表面形成内建电场的同时，实现光生载流子的有效分离，获得更大的光电流，提高响应度；采用半圆形截面电极结构，一方面使得金属电极与n
‑
Al
0.8
Ga
0.2
N层接触更加充分，另外一方面，半圆形截面电极可以保证电流流过电极时更好的均匀性，提高探测器的稳定性；引入SiO2窗口层，用于接收探测光源，同时为了保证与h
‑
BN的紧密结合，在n
‑
Al
0.8
Ga
0.2
N层上方采用了SiO2窗口层，并将h
‑
BN转移到SiO2窗口层孔内，有利于光电探测器的稳定工作；最终提高紫外光探测器的响应度及稳定性。
[0008]由于AlGaN材料自身容易发生相分离，采用MOCVD方法在AlGaN/Al
0.8
Ga
0.2
N缓冲层、Al
0.8
Ga
0.2
N缓冲层上生长n
‑
Al
0.8
Ga
0.2
N层，通过LPCVD沉积2D h
‑
BN层后湿法转移2D h
‑
BN至n
‑
Al
0.8
Ga
0.2
N层制备紫外光探测器具有以下突出优势；一、MOCVD适合大面积材料生长，可获得大面积AlGaN/Al
0.8
Ga
0.2
N缓冲层、Al
0.8
Ga
0.2
N缓冲层和n
‑
Al
0.8
Ga
0.2
N层；二、采用缓冲层结构，降低晶格失配，且AlGaN/Al
0.8
Ga
0.2
N缓冲层、Al
0.8
Ga
0.2
N缓冲层和n
‑
Al
0.8
Ga
0.2
N层为薄层，可降低相分离，可提升AlGaN/Al
0.8
Ga
0.2
N缓冲层、Al
0.8
Ga
0.2
N缓冲层和n
‑
Al
0.8
Ga<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种2D h
‑
BN/AlGaNⅡ型异质结自驱动紫外光探测器，其特征在于，由下至上依次包括：Si衬底层(1)、AlGaN/Al
0.8
Ga
0.2
N缓冲层(2)、Al
0.8
Ga
0.2
N缓冲层(3)、n
‑
Al
0.8
Ga
0.2
N层(4)；所述n
‑
Al
0.8
Ga
0.2
N层(4)上有SiO2窗口层(5)、2D h
‑
BN层(6)、第一金属电极(7
‑
2)；所述2D h
‑
BN层(6)上有第二金属电极(7
‑
1)；所述2D h
‑
BN层(6)与n
‑
Al
0.8
Ga
0.2
N层(4)构成Ⅱ型结异质结结构。2.根据权利要求1所述的2D h
‑
BN/AlGaNⅡ型异质结自驱动紫外光探测器，其特征在于，SiO2窗口层(5)中部设有孔，所述2D h
‑
BN层(6)位于SiO2窗口层(5)的孔内，且SiO2窗口层(5)和2D h
‑
BN层(6)不接触。3.根据权利要求1所述的2D h
‑
BN/AlGaNⅡ型异质结自驱动紫外光探测器，其特征在于，所述第一金属电极(7
‑
2)位于SiO2窗口层(5)外侧，且第一金属电极(7
‑
2)和SiO2窗口层(5)不接触。4.根据权利要求1所述的2D h
‑
BN/AlGaNⅡ型异质结自驱动紫外光探测器，其特征在于，所述AlGaN/Al
0.8
Ga
0.2
N缓冲层(2)包括AlGaN层和Al
0.8
Ga
0.2

【专利技术属性】
技术研发人员：王文樑，卜俊飞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：