【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于非对称肖特基势垒的自驱动日盲紫外探测器，属于半导体器件制造。
技术介绍
1、为了适应现代电子信息的迅速发展，光电器件正逐渐向“小型化”和“集成化”趋势发展。因此，研制高灵敏、低能耗，高响应速度的紫外探测器是该领域未来发展的核心。进而，构建可持续工作、无需外部电源的自驱动型紫外光电探测器已成为光电探测领域的研究重点。从应用的角度来看，自驱动型紫外探测器具有低能耗、节能环保、器件体积小、适合在极端条件下使用等特殊优点，在森林火灾预防和海底石油泄漏监测等领域非常受欢迎。
2、宽禁带半导体材料alxga1-xn具有可调带隙、本征日盲特性、耐高温以及优异的化学和物理稳定性。此外，alxga1-xn的极化特性有助于在异质结界面形成高导电性的二维电子气(2deg)，从而提高器件性能。鉴于这些显著的优势，algan已成为开发高性能紫外探测器的理想材料。迄今为止，由于制造工艺简单、可控、平面集成能力强、噪声低、检测率高等优点，大多数algan基紫外探测器都是采用msm结构。鉴于传统的msm结构使用相同的金属/半导体肖特基接触形成对称电极，从而导致肖特基势垒的镜像对称性在金属/半导体接触的两端形成。在这种情况下，algan半导体层中的光生电子/空穴没有优先漂移方向。换句话说，尽管这些对称的algan基msm结构紫外探测器已经取得了很高的光探测性能，但是，它们大多需要外部偏置电压才能驱动工作，促进光生电子-空穴对的分离和输运。这些外部电源不仅会增加紫外检测系统的电路设计复杂性和加工成本，还会限制其在特殊环境和条件下的
3、为了实现algan基msm结构紫外探测器的自驱，即在零偏置电压下也能驱动工作，通常的做法是设计不对称结构，获得非对称肖特基势垒。而实现非对称肖特基势垒的惯常做法即在器件的两端沉积不同的金属接触，包括使用不同的金属材料和改变金属电极的接触面积。然而，上述方法不利于器件的灵活性和耐磨性，存在成本高、肖特基金属的功函数差异有限等缺点，阻碍了非对称肖特基势垒的进一步改进和器件性能的进一步提高，最主要的，零偏置电压下器件的光电流较小，因而在零偏置时的响应度和探测率低下。
技术实现思路
1、为了解决目前algan基msm结构紫外探测器存在的能耗高、灵敏度低的问题，本专利技术提供了一种基于非对称肖特基势垒的自驱动日盲紫外探测器，通过在一侧金属电极与al0.4ga0.6n有源层之间插入al0.55ga0.45n势垒层，形成具有极化效应的不对称al0.55ga0.45n/al0.4ga0.6n/al0.65ga0.35n异质结构，构建不对称msm结构，从而实现了自驱动algan基msm日盲紫外探测器，而且因为设计了具有极化增强效应al0.55ga0.45n/al0.4ga0.6n/al0.65ga0.55n外延结构，通过控制极化来增强吸收层al0.4ga0.6n中的内置电场，由于异质结构中的极化效应引起了界面电荷，在algan吸收层中存在强的内建电场，由此促进了光生电子-空穴对的分离，进而增加光电流的产生，大大提高了零偏置时的响应度和探测率。
2、一种基于非对称肖特基势垒的自驱动日盲紫外探测器，所述自驱动日盲紫外探测器从下而上依次包括：衬底层、aln缓冲层、异质结构层和金属电极层；其中，所述异质结构层包括三层高铝组分层：al0.65ga0.35n缓冲层、al0.4ga0.6n有源层和al0.55ga0.45n势垒层；且所述自驱动日盲紫外探测器的一侧电极由三层高铝组分层中的al0.55ga0.45n势垒层和金属电极层构成，另一侧电极仅由金属电极层构成。
3、可选的，所述自驱动日盲紫外探测器的两侧电极为叉指形状电极，且一侧电极上金属电极层与三层高铝组分层中的al0.4ga0.6n有源层形成肖特基接触，另一侧电极上金属电极层与三层高铝组分层中的al0.55ga0.45n势垒层形成肖特基接触。
4、可选的，两侧的叉指形状电极对称设置，叉指宽度为25±5μm，叉指长度为500μm，相邻叉指的间距为10±5μm。
5、可选的，所述三层高铝组分层中al0.65ga0.35n层厚度为1.5μm，al0.4ga0.6n有源层厚度为300nm，al0.55ga0.45n势垒层厚度为50nm。
6、可选的，所述aln缓冲层的厚度为2μm。
7、可选的，所述金属电极层的材料为ni/au复合金属。
8、可选的，所述衬底层材料为蓝宝石。
9、本申请提供一种基于非对称肖特基势垒的自驱动日盲紫外探测器的制备方法，所述方法通过在衬底层上生长器件外延异质结构得到自驱动日盲紫外探测器，所述方法包括：
10、步骤1：在衬底层上生长aln缓冲层；
11、步骤2：将未掺杂al0.65ga0.35n沉积在aln缓冲层上，形成al0.65ga0.35n缓冲层；
12、步骤3：al0.65ga0.35n层生长之后，在所述al0.65ga0.35n缓冲层上沉积未掺杂al0.4ga0.6n，形成al0.4ga0.6n有源层；
13、步骤4：al0.4ga0.6n层生长之后，在所述al0.4ga0.6n有源层上沉积未掺杂al0.55ga0.45n，形成al0.55ga0.45n势垒层，同时形成具有极化增强效应的al0.55ga0.45n/al0.4ga0.6n/al0.65ga0.35n异质结构；
14、步骤5：对所述al0.55ga0.45n势垒层进行台面隔离刻蚀，形成所述不对称的异质结构；
15、步骤6：沉积对称叉指形状的金属电极层，形成肖特基电极。
16、可选的，所述在衬底层上生长器件外延异质结构采用金属有机化学气相沉积mocvd方法。
17、可选的，所述步骤5采用电感耦合等离子体与bcl3/cl2气体进行台面刻蚀。
18、本专利技术有益效果是：
19、(1)本专利技术的不对称异质结构的algan基日盲紫外探测器，在一侧电极下利用不对称极化增强的al0.55ga0.45n/al0.4ga0.6n/al0.65ga0.35n异质结构，由于在两个肖特基接触处形成不同的势垒高度从而诱导能带弯曲，构成不对称能带结构，从而使得两个电极之间存在内部电位差，为光生载流子提供内置电场，显著促进载流子分离和输运，即使器件在没有偏置电压的情况下，也会产生光电流，实现自驱动探测，解决了传统msm结构紫外探测器的高能耗的缺点。
20、(2)本专利技术构造三层高铝组分层，利用具有极化增强效应al0.55ga0.45n/al0.4ga0.6n/al0.65ga0.55n外延结构，通过控制极化来增强吸收层的内置电场，由于异质结构中的极化效应引起了界面电荷，在algan吸收层中存在强的内建电场，由此促进了光生电子-空穴对的分离，进而增加光电流的产生。相比于现有的自驱动msm紫外光电探测器，在零偏置时的响应度和探测率得到大幅度提高。
21、(3)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于非对称肖特基势垒的自驱动日盲紫外探测器，其特征在于，所述自驱动日盲紫外探测器从下而上依次包括：衬底层、AlN缓冲层、异质结构层和金属电极层；其中，所述异质结构层包括三层高铝组分层：Al0.65Ga0.35N缓冲层、Al0.4Ga0.6N有源层和Al0.55Ga0.45N势垒层；且所述自驱动日盲紫外探测器的一侧电极由三层高铝组分层中的Al0.55Ga0.45N势垒层和金属电极层构成，另一侧电极仅由金属电极层构成。
2.根据权利要求1所述的自驱动日盲紫外探测器，其特征在于，所述自驱动日盲紫外探测器的两侧电极为叉指形状电极，且一侧电极上金属电极层与三层高铝组分层中的Al0.4Ga0.6N有源层形成肖特基接触，另一侧电极上金属电极层与三层高铝组分层中的Al0.55Ga0.45N势垒层形成肖特基接触。
3.根据权利要求2所述的自驱动日盲紫外探测器，其特征在于，两侧的叉指形状电极对称设置，叉指宽度为25±5μm，叉指长度为500μm，相邻叉指的间距为10±5μm。
4.根据权利要求1所述的自驱动日盲紫外探测器，其特征在于，所述三层高铝组分层中A
5.根据权利要求1所述的自驱动日盲紫外探测器，其特征在于，所述AlN缓冲层的厚度为2μm。
6.根据权利要求1所述的自驱动日盲紫外探测器，其特征在于，所述金属电极层的材料为Ni/Au复合金属。
7.根据权利要求1所述的自驱动日盲紫外探测器，其特征在于，所述衬底层材料为蓝宝石。
8.一种基于非对称肖特基势垒的自驱动日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于，所述方法通过在衬底层上生长器件外延异质结构得到自驱动日盲紫外探测器，所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在衬底层上生长器件外延异质结构采用金属有机化学气相沉积MOCVD方法。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤5采用电感耦合等离子体与BCl3/Cl2气体进行台面刻蚀。
...【技术特征摘要】
1.一种基于非对称肖特基势垒的自驱动日盲紫外探测器，其特征在于，所述自驱动日盲紫外探测器从下而上依次包括：衬底层、aln缓冲层、异质结构层和金属电极层；其中，所述异质结构层包括三层高铝组分层：al0.65ga0.35n缓冲层、al0.4ga0.6n有源层和al0.55ga0.45n势垒层；且所述自驱动日盲紫外探测器的一侧电极由三层高铝组分层中的al0.55ga0.45n势垒层和金属电极层构成，另一侧电极仅由金属电极层构成。
2.根据权利要求1所述的自驱动日盲紫外探测器，其特征在于，所述自驱动日盲紫外探测器的两侧电极为叉指形状电极，且一侧电极上金属电极层与三层高铝组分层中的al0.4ga0.6n有源层形成肖特基接触，另一侧电极上金属电极层与三层高铝组分层中的al0.55ga0.45n势垒层形成肖特基接触。
3.根据权利要求2所述的自驱动日盲紫外探测器，其特征在于，两侧的叉指形状电极对称设置，叉指宽度为25±5μm，叉指长度为500μm，相邻叉指的间距为10±5μm。
4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨国锋，谷燕，王博翔，陈华志，叶炳杰，谢峰，钱维莹，张向阳，张秀梅，刘玉申，陈国庆，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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