CN101345272A - 制备太阳盲紫外探测器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及紫外探测器的制备方法，特别是一种制备太阳盲紫外探测器的方法，采用金属有机化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备氧锌镁膜层，在该氧锌镁膜层上再蒸镀Au膜层，用湿法刻蚀Au膜层制备出叉指形电极，所述的氧锌镁膜层是在以下工艺条件下获得的具有单一立方相的、其吸收边从220nm到260nm的MgZnO薄膜：生长温度为300℃～500℃，生长室真空度为2×104Pa，载气为99.9999％高纯氮气，以二茂镁作为镁源，二乙基锌作为锌源，通过流量控制使生长室中的Zn、Mg摩尔浓度比为Zn/Mg＝0.4～1，氧气压力为2.5×105Pa、流量为550ml/min。本发明方法所获得的立方相MgZnO合金薄膜，不出现分相，具有很好的重复性；其紫外/可见抑制比大于3个量级，光响应截止边在230－280nm连续可调。

Description

制备太阳盲紫外探测器的方法
技术领域
本发明涉及紫外探测器的制备方法，特别是一种对太阳盲紫外波段有响应的紫外探测器的制备方法。
背景技术
目前紫外探测技术已成为军民两用的探测技术，尤其在紫外告警、紫外制导方面有广泛应用。目前，在制备导弹预警探测器中迫切需要在220nm到280nm波段有响应并且在280nm附近具有吸收边的材料，MgZnO晶体薄膜作为新兴的半导体光电材料，引起人们的极大兴趣，理论上可以实现吸收边从160nm到375nm连续可调，近年来人们在ZnMgO紫外探测器方面进行了许多研究工作，美国马里兰大学曾报道立方ZnMgO MSM结构紫外探测器光响应截止边为230nm，但在长于230nm和接近280nm之间的MgZnO太阳盲波段探测器国际上还未有报道。这主要是由于带边在太阳盲波段(220-280nm)的MgZnO很容易形成结构分相，所以至今还没有吸收边和截止边位于这个波段的MgZnO薄膜和其紫外探测器的报道.尤其是利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长立方相MgZnO薄膜还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提出一种制备太阳盲紫外探测器的方法，以获得具有单一立方相的、其吸收边从220nm到260nm的MgZnO薄膜层的紫外探测器。
本发明提出了一种制备太阳盲紫外探测器的方法，包括以下步骤：采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在蓝宝石衬底上制备氧锌镁膜层，在该氧锌镁膜层上再蒸镀Au膜层，用湿法刻蚀Au膜层制备出叉指形电极，其特点在于，所述的氧锌镁膜层是在以下工艺条件下获得的具有单一立方相的、其吸收边从220nm到260nm的MgZnO薄膜：
生长温度为300℃～500℃，生长室真空度为2×104Pa，载气为99.9999％高纯氮气，以二茂镁作为镁源，二乙基锌作为锌源，通过流量控制使生长室中的Zn、Mg摩尔浓度比为Zn/Mg＝0.4～1，氧气压力为2.5×105Pa、流量为550ml/min。
本发明利用MOCVD方法制备其截止边从230到280nm的日盲紫外波段MgZnO探测器的方法，具有以下特点：
1.通过MOCVD方法可以较为容易的制备具有立方相MgZnO合金薄膜，其吸收波段从220nm到260nm，而且不出现分相，具有很好的重复性；
2.采用本发明方法制备的MgZnO探测器，其紫外/可见抑制比大于3个量级，光响应截止边在230-280nm连续可调，这对于导弹预警具有极高的应用价值。
具体实施方式
通过以下实施例对本发明方法作进一步说明。
实施例1
在MOCVD设备上，采用C面蓝宝石为衬底，以二茂镁作为镁源，二乙基锌作为锌源，载气为99.9999％高纯氮气，按以下工艺条件制备单一立方相MgZnO薄膜：
衬底温度为450℃，生长室真空度为2×104Pa，氧气流量为550ml/min(压力2.5×105Pa)，通过流量控制使生长室中的Zn、Mg摩尔浓度比为Zn/Mg＝0.4，获得结构式为Mg0.7Zn0.3O的合金薄膜。
在该合金薄膜上再用热蒸发法蒸镀Au膜层，以传统湿法刻蚀工艺刻蚀Au膜层制备出叉指形电极，即制得Mg0.7Zn0.3O MSM结构太阳盲紫外探测器。
通过对该层Mg0.7Zn0.3O薄膜进行XRD表征，得到(111)方向的单一衍射峰，并呈现立方结构。利用紫外吸收光谱测量，经过计算，吸收边为220nm。获得的太阳盲紫外探测器的光响应截止边为230nm，其紫外可见比(220nm/400nm)大于3个数量级。
实施例2
在MOCVD设备上，采用C面蓝宝石为衬底，以二茂镁作为镁源，二乙基锌作为锌源，载气为99.9999％高纯氮气，按以下工艺条件制备单一立方相MgZnO薄膜：
衬底温度为450℃，生长室真空度为2×104Pa，氧气流量为550ml/min(压力2.5×105Pa)，通过流量控制使生长室中的Zn、Mg摩尔浓度比为Zn/Mg＝0.65，获得结构式为Mg0.52Zn0.48O的合金薄膜。
在该合金薄膜上再用热蒸发法蒸镀Au膜层，以传统湿法刻蚀工艺刻蚀Au膜层制备出叉指形电极，即制得Mg0.52Zn0.48O MSM结构太阳盲紫外探测器。
通过对Mg0.52Zn0.48O薄膜进行XRD表征，得到(111)方向的单一衍射峰，并呈现立方结构。利用紫外吸收光谱测量，经过计算，吸收边为255nm。获得的太阳盲紫外探测器的光响应截止边为273nm，其紫外可见比(255nm/400nm)大于3个数量级。
实施例3
在MOCVD设备上，采用C面蓝宝石为衬底，以二茂镁作为镁源，二乙基锌作为锌源，载气为99.9999％高纯氮气，按以下工艺条件制备单一立方相MgZnO薄膜：
衬底温度为450℃，生长室真空度为2×104Pa，氧气流量为550ml/min(压力2.5×105Pa)，通过流量控制使生长室中的Zn、Mg摩尔浓度比为Zn/Mg＝1，获得结构式为Mg0.5Zn0.5O的合金薄膜。
在该合金薄膜上再用热蒸发法蒸镀Au膜层，以传统湿法刻蚀工艺刻蚀Au膜层制备出叉指形电极，即制得Mg0.52Zn0.48O MSM结构太阳盲紫外探测器。
通过对Mg0.5Zn0.5O薄膜进行XRD表征，得到(111)方向的单一衍射峰，并呈现立方结构。利用紫外吸收光谱测量，经过计算，吸收边为260nm。器件的光响应截止边为280nm，其紫外可见比(260nm/400nm)大于3个数量级。
实施例4
在MOCVD设备上，采用C面蓝宝石为衬底，以二茂镁作为镁源，二乙基锌作为锌源，载气为99.9999％高纯氮气，按以下工艺条件制备单一立方相MgZnO薄膜：
衬底温度为300℃，生长室真空度为2×104Pa，氧气流量为550ml/min(压力2.5×105Pa)，通过流量控制使生长室中的Zn、Mg摩尔浓度比为Zn/Mg＝0.65，获得结构式为Mg0.52Zn0.48O的合金薄膜。
在该合金薄膜上再用热蒸发法蒸镀Au膜层，以传统湿法刻蚀工艺刻蚀Au膜层制备出叉指形电极，即制得Mg0.52Zn0.48O MSM结构太阳盲紫外探测器。
通过对Mg0.52Zn0.48O薄膜进行XRD表征，得到(111)方向的单一衍射峰，并呈现立方结构。利用紫外吸收光谱测量，经过计算，吸收边为255nm。获得的太阳盲紫外探测器的光响应截止边为273nm，其紫外可见比(255nm/400nm)大于3个数量级。
实施例5
在MOCVD设备上，采用C面蓝宝石为衬底，以二茂镁作为镁源，二乙基锌作为锌源，载气为99.9999％高纯氮气，按以下工艺条件制备单一立方相MgZnO薄膜：
衬底温度为400℃，生长室真空度为2×104Pa，氧气流量为550ml/min(压力2.5×105Pa)，通过流量控制使生长室中的Zn、Mg摩尔浓度比为Zn/Mg＝0.65，获得结构式为Mg0.52Zn0.48O的合金薄膜。
在该合金薄膜上再用热蒸发法蒸镀Au膜层，以传统湿法刻蚀工艺刻蚀Au膜层制备出叉指形电极，即制得Mg0.52Zn0.48O MSM结构太阳盲紫外探测器。
通过对Mg0.52Zn0.48O薄膜进行XRD表征，得到(111)方向的单一衍射峰，并呈现立方结构。利用紫外吸收光谱测量，经过计算，吸收边为255nm。获得的太阳盲紫外探测器的光响应截止边为273nm，其紫外可见比(255nm/400nm)大于3个数量级。
实施例6
在MOCVD设备上，采用C面蓝宝石为衬底，以二茂镁作为镁源，二乙基锌作为锌源，载气为99.9999％高纯氮气，按以下工艺条件制备单一立方相MgZnO薄膜：
衬底温度为500℃，生长室真空度为2×104Pa，氧气流量为550ml/min(压力2.5×105Pa)，通过流量控制使生长室中的Zn、Mg摩尔浓度比为Zn/Mg＝0.65，获得结构式为Mg0.52Zn0.48O的合金薄膜。
在该合金薄膜上再用热蒸发法蒸镀Au膜层，以传统湿法刻蚀工艺刻蚀Au膜层制备出叉指形电极，即制得Mg0.52Zn0.48O MSM结构太阳盲紫外探测器。
通过对Mg0.52Zn0.48O薄膜进行XRD表征，得到(111)方向的单一衍射峰，并呈现立方结构。利用紫外吸收光谱测量，经过计算，吸收边为255nm。获得的太阳盲紫外探测器的光响应截止边为273nm，其紫外可见比(255nm/400nm)大于3个数量级。

Claims (1)

1.一种制备太阳盲紫外探测器的方法，包括以下步骤：采用金属有机化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备氧锌镁膜层，在该氧锌镁膜层上再蒸镀Au膜层，用湿法刻蚀Au膜层制备出叉指形电极，其特征在于，所述的氧锌镁膜层是在以下工艺条件下获得的具有单一立方相的、其吸收边从220nm到260nm的MgZnO薄膜：
生长温度为300℃～500℃，生长室真空度为2×104Pa，载气为99.9999％高纯氮气，以二茂镁作为镁源，二乙基锌作为锌源，通过流量控制使生长室中的Zn、Mg摩尔浓度比为Zn/Mg＝0.4～1，氧气压力为2.5×105Pa、流量为550ml/min。
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