本发明专利技术公开了一种宽波段MSM型紫外探测器及其制作方法和应用，属于半导体光电器件技术领域。本发明专利技术提供的宽波段MSM型紫外探测器包括异质结；所述异质结包括叠加设置的GaN层、石墨烯层和Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;层；所述石墨烯层的厚度为0.34～1.34nm。本发明专利技术提供的宽波段MSM型紫外探测器，能够有效提高基于Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;/GaN异质结的MSM型紫外探测器的光电流强度和响应度。本发明专利技术还提供了上述宽波段MSM型紫外探测器的制作方法和应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电器件，尤其是涉及一种宽波段msm型紫外探测器及其制作方法和应用。
技术介绍
1、msm型紫外光电探测器在火焰探测、水质净化、星间通信、电晕探测等领域具有重要的应用价值。ga2o3和gan同属于宽禁带半导体材料，禁带宽度分别为4.9v、3.4ev，可实现254nm、365nm波段的紫外光电探测，且具有耐高压、耐高温、大功率、抗辐照等特性，在宽波段紫外探测器领域里具有很高的研究价值。ga2o3/gan异质结理论上可实现254～365nm宽波段紫外探测，是制备宽波段紫外光电探测器的理想材料；目前主流的ga2o3/gan异质结紫外光电探测器包括叠加设置的第一电极、异质结和第二电极；当异质结受到紫外辐射后，将产生光生载流子，由于msm型器件的结构特点，光生载流子将先进行横向输运，再纵向运输被两端的电极收集形成光电流。在光生载流子横向运输的过程中，载流子会被ga2o3和gan异质结的界面缺陷所俘获，并受到界面散射的影响，使得光生载流子的迁移速率较慢，从而影响器件的光电流和响应度。
2、综上，传统技术中，以ga2o3/gan异质结为基础的msm型紫外探测器具有光电流和响应度差的问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种宽波段msm型紫外探测器，能够有效提高基于ga2o3/gan异质结的msm型紫外探测器的光电流强度和响应度。
2、本专利技术还提供了上述宽波段msm型紫外探测器的制作方法。</p>3、本专利技术还提供了上述宽波段msm型紫外探测器的应用。
4、根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种宽波段msm型紫外探测器，所述宽波段msm型紫外探测器包括异质结；
5、所述异质结包括叠加设置的gan层、石墨烯层和ga2o3层；
6、所述石墨烯层的厚度为0.34～1.34nm。
7、根据本专利技术实施例的宽波段msm型紫外探测器，至少具有如下有益效果：
8、传统技术中，以ga2o3/gan异质结为基础的msm型紫外探测器具有横向电流运输不畅，进而导致光电流和响应度差的问题。又因为传统认知中，异质结的两层间，需要直接叠加，否则会破坏异质结的结构。因此相关技术中，通常会在异质结之上，或者之下，设置一层导电层。但是上述技术的效果均较差。
9、本专利技术在ga2o3和gan层之间插入石墨烯层二维材料，由于石墨烯层的厚度非常薄，不会破坏ga2o3/gan异质结的功能，且由于石墨烯层具有非常高的载流子迁移率，提高了异质结界面处电子空穴的传输效率，相较于传统ga2o3/gan异质结光电探测器具有更高的光电流和响应度。
10、根据本专利技术的一些实施例，所述宽波段msm型紫外探测器包括叠加设置的衬底、第一缓冲层、第二缓冲层、所述异质结和电极；
11、所述异质结中的gan层和所述第二缓冲层接触。
12、根据本专利技术的一些实施例，所述衬底的材质包括硅、蓝宝石和碳化硅中的至少一种。
13、根据本专利技术的一些实施例，所述第一缓冲层的材质包括aln。
14、根据本专利技术的一些实施例，所述第一缓冲层的厚度为100～300nm。例如具体可以是约150nm、200nm或约250nm。
15、根据本专利技术的一些实施例，所述第二缓冲层的材质包括algan。其中，第二缓冲层中，algan可以是单层或多层组合；当其为多层组合时，algan中，al占al和ga物质的量的10～50％，随离所述第一缓冲层的距离变远，al的含量依次递减。
16、根据本专利技术的一些实施例，所述第二缓冲层的厚度为100～500nm。例如具体可以是约200nm、300nm或约400nm。
17、根据本专利技术的一些实施例，所述gan层的厚度为1～5μm。例如具体可以是约2μm、3μm或约4μm。
18、根据本专利技术的一些实施例，所述gan层中没有进行人工掺杂。具体的，其中仍可能存在一定量的不可避免杂质，但是并未人为、有意的进行掺杂。
19、根据本专利技术的一些实施例，所述石墨烯层中，石墨烯的层数为1～4层。例如具体可以是2层、3层或4层。通常，单层石墨烯的厚度为0.35～0.4nm之间。即本专利技术提供的石墨烯层，厚度可以是约0.35nm、0.4nm、0.7nm、0.8nm、1.0nm、1.2nm或约1.3nm。
20、所述石墨烯层中石墨烯的层数比较低，在上述厚度范围内，器件构成电子的通路，由于石墨烯层的高载流子迁移率，可以达到提升光电流强度和响应度的作用。
21、根据本专利技术的一些实施例，所述ga2o3层的厚度为20～60nm。例如具体可以是约30nm、40nm或约50nm。
22、根据本专利技术的一些实施例，所述电极的厚度为20～100nm。例如具体可以是约50nm、60nm或约70nm。
23、根据本专利技术的一些实施例，所述电极的结构为叉指电极。其中，
24、叉指的对数为10～100对；例如具体可以是约30对、40对、50对、60对或70对。
25、叉指的长为100～300μm；例如具体可以是约150μm、200μm或约250μm。
26、宽1～10μm；例如具体可以是约3μm、5μm或约8μm。
27、相邻两个叉指的间距为1～10μm；例如具体可以是约3μm、5μm或约8μm。
28、根据本专利技术的一些实施例，所述电极的材质包括au、ti、ni、cu和cr中的至少一种。
29、根据本专利技术第二方面的实施例，提供了一种所述的宽波段msm型紫外探测器的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：
30、s1.采用mocvd法制备所述gan层；
31、s2.采用机械剥离法制备所述石墨烯层，并将其转移至所述gan层表面；
32、s3.采用磁控溅射法在所述石墨烯层表面设置所述ga2o3层。
33、由于所述制作方法采用了上述实施例的宽波段msm型紫外探测器的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
34、进一步的，本专利技术提供的制作方法中，磁控溅射具有沉积温度低的优点，不会破坏石墨烯层，不会引入界面缺陷，因此可确保ga2o3/gan异质结的正常运行；也可确保所述石墨烯层对横向导电性的优化。
35、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述mocvd法所用基材为叠加设置的衬底、第一缓冲层和第二缓冲层；所述gan层制备在所述第二缓冲层表面。
36、根据本专利技术的一些实施例，所述第一缓冲层的设置方法包括mocvd。
37、根据本专利技术的一些实施例，所述第二缓冲层的设置方法包括mocvd。
38、根据本专利技术的一些实施例，步骤s2中，所述机械剥离法包括将粘贴有石墨烯的蓝胶带反复对折，形成1～4层厚度的石墨烯。
39、根据本专利技术的一本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种宽波段MSM型紫外探测器，其特征在于，所述宽波段MSM型紫外探测器包括异质结；
2.根据权利要求1所述的宽波段MSM型紫外探测器，其特征在于，所述GaN层的厚度为1～5μm；和/或，所述Ga2O3层的厚度为20～60nm。
3.根据权利要求1或2所述的宽波段MSM型紫外探测器，其特征在于，所述宽波段MSM型紫外探测器包括叠加设置的衬底、第一缓冲层、第二缓冲层、所述异质结和电极；
4.根据权利要求3所述的宽波段MSM型紫外探测器，其特征在于，所述衬底的材质包括硅、蓝宝石和碳化硅中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的宽波段MSM型紫外探测器，其特征在于，所述第一缓冲层的材质包括AlN；和/或，所述第二缓冲层的材质包括AlGaN。
6.根据权利要求3所述的宽波段MSM型紫外探测器，其特征在于，所述电极的结构为叉指电极；和/或，所述电极的材质包括Au、Ti、Ni、Cu和Cr中的至少一种。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的宽波段MSM型紫外探测器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：
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p>8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，步骤S1中，所述MOCVD法所用基材为叠加设置的衬底、第一缓冲层和第二缓冲层；所述GaN层制备在所述第二缓冲层表面；和/或，所述制作方法还包括在步骤S3之后，在所述Ga2O3层表面设置电极。9.根据权利要求7或8所述的制作方法，其特征在于，步骤S3中，所述磁控溅射法的腔室压力为1.0×10-5～1.0×10-4Pa；和/或，所述磁控溅射法的溅射功率为10～50W。
10.一种如权利要求1～6任一项所述的宽波段MSM型紫外探测器在火焰探测、水质净化、星间通信和电晕探测中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种宽波段msm型紫外探测器，其特征在于，所述宽波段msm型紫外探测器包括异质结；
2.根据权利要求1所述的宽波段msm型紫外探测器，其特征在于，所述gan层的厚度为1～5μm；和/或，所述ga2o3层的厚度为20～60nm。
3.根据权利要求1或2所述的宽波段msm型紫外探测器，其特征在于，所述宽波段msm型紫外探测器包括叠加设置的衬底、第一缓冲层、第二缓冲层、所述异质结和电极；
4.根据权利要求3所述的宽波段msm型紫外探测器，其特征在于，所述衬底的材质包括硅、蓝宝石和碳化硅中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的宽波段msm型紫外探测器，其特征在于，所述第一缓冲层的材质包括aln；和/或，所述第二缓冲层的材质包括algan。
6.根据权利要求3所述的宽波段msm型紫外探测器，其特征在于，所述电极的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李媛，肖凯中，林泽帆，邹佳豪，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：
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