CN102694067A - 电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)采用耐高温材料作为衬底片；2)在所述衬底片上沉积一层掺杂氧化锌薄膜以作为光的探测材料；3)在所述掺杂氧化锌薄膜上沉积金属接触材料，形成具有图形结构的接触电极；而后对通过上述步骤所获得的样品进行高温处理，温度范围为200℃～1200℃；以及4)在所述接触电极上沉积加厚电极。本发明的制备工艺简单，器件成本低，同时不仅提高了器件的紫外探测灵敏度，而且还可通过控制电压选择测试波长，适于紫外探测器的工业化推广。

Description

电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法。
背景技术
随着社会的发展，紫外探测器的应用已经遍及了包括环保、医学、军事等工作和生活的各个角落，这些光电探测器已成为目前非常重要的先进半导体光电子信息器件之一，因而备受社会各方面的广泛关注。众所周知，臭氧层的吸收波长是在220～280nm的范围，导致太阳辐射在12km以下的低空极其微弱，被称为太阳辐射盲区或日盲区。在背景相对洁净的日盲区，极大地减少了太阳光中的紫外成分对于这类探测器的干扰的，不仅紫外辐射很容易被检测出来，而且信息处理的负担将明显减轻了；在军事应用上，这使得紫外探测器的虚警率大幅降低，并使得它们能对发射的导弹和各类高速飞行器进行实时探测和有效跟踪，这为来袭导弹的逼近告警提供了一种极其有效的监测手段。在民用领域内，紫外探测器同样有着广阔的应用空间，如紫外线辐射的测量、细胞癌变分析、生物医药分析、环境污染监视、矿井可燃气体监测、石油工业、汽车尾气的监控、热背景火焰探测、隔爆火焰探测、海上油田监测、定位焊接等等方面应用，尤其是在白天有强烈日照时，更加依赖深紫外探测器。总之，紫外探测器在军事和民事上都有着巨大的应用价值，研制高灵敏的紫外探测器对于我国高技术信息器件的发展具有十分重要的意义。
紫外探测的核心是紫外探测器件，其中固体型紫外探测器因其体积小、功耗小、工作电压低以及灵敏度高等优点，逐渐成为紫外探测器件应用的主流。在固体型紫外探器中，GaN基半导体材料随掺Al组分的增加，禁带宽度在3.4～6.2eV之间连续可调(对应波长范围为200～365nm)，是紫外探测器的理想材料。然而，III族氮化物生长过程极为复杂，并且随着Al组分的增加，因Al原子和Ga原子的迁移率不同，造成组分不均一。同时，生长模式也从二维生长逐渐向三维生长过渡并增加了材料中的位错密度。这些因素严重制约着AlGaN材料为基础的器件性能。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种新的电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法，其所获得的紫外探测器能实现对紫外波长的电磁波进行双波长的探测，利用电压调制的方法选择性地探测紫外双波段的光电探测，并且具有良好的探测灵敏度。
本发明的目的，通过以下技术方案得以实现：一种电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)采用耐高温材料作为衬底片；
2)在所述衬底片上沉积一层掺杂氧化锌薄膜以作为光的探测材料；
3)在所述掺杂氧化锌薄膜上沉积金属接触材料，形成具有图形结构的接触电极，而后对获得的样品进行高温处理，温度范围为200C～1200℃；
或者，对经步骤(2)处理的样品于200℃～1200℃进行高温处理，而后在掺杂氧化锌薄膜上沉积金属接触材料，形成具有图形结构的接触电极；以及
4)在所述接触电极部分区域选择性地沉积加厚电极。
此外，本发明还提供了如下附属技术方案：
所述电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法还包括步骤5)：经表面钝化、晶片分割、芯片封装后制成电压调制的紫外双色光电响应的探测器。
所述衬底片的材料为优选氮化镓、蓝宝石、硅、陶瓷或石英中的任一种。
所述衬底片的厚度优选为0.1mm～2mm。
所述掺杂氧化锌薄膜的薄膜厚度优选为10nm～2mm。
所述掺杂氧化锌薄膜的掺杂元素包括镓、铟、锡、铝、钙、锶、钡、氟、镁、铜中的任一种或多种元素。
由于上述技术方案的使用，本发明与AlGaN材料的紫外探测器的制备技术相比，具有下列优点：
1.由于本发明采用商业化的耐高温材料，优选氮化镓、蓝宝石、硅、陶瓷或石英等作为衬底片，但不仅限上述材料，相比于现有的GaN基探测器来讲，材料制备成本低廉，工艺简单易控，有利于大批量生产；
2.与高Al组分的AlGaN材料相比，AlGaN易开裂，生长控制难度大，而掺杂氧化锌的制备方法不仅多种多样，而且工艺简单，控制容易，可通过适当的高温处理即可具有良好的紫外探测能力。
3.选择适当的电压即可实现双波长的电磁波探测，大大提高了探测器的应用价值。
4.由于掺杂氧化锌是一种紫外透光的导电材料，使得这种制备方法不仅简化了制备过程，降低了器件成本，提高了器件的紫外探测灵敏度。
附图说明
图1为对应于本发明最佳实施例的电压调制的紫外双色光电响应的探测器的剖面结构示意图。
图2为图1的紫外双色探测器不同电压下的光谱响应图，随电压增加光谱响应呈现出的双波长。
其中：1、衬底片；2、掺杂氧化锌薄膜；3、接触电极；4、加厚电极；5、钝化层。
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
参见附图1至图2，一种电压调制的紫外双色光电响应的探测器，包括衬底片1、掺杂氧化锌薄膜2、接触电极3、加厚电极4以及钝化层5。上述电压调制的紫外光电响应的探测器的制备方法，其包括如下步骤：
1)采用耐高温材料作为衬底片1；
2)在所述衬底片1上沉积一层掺杂氧化锌薄膜2以作为光的探测材料；
3)在所述掺杂氧化锌薄膜2上沉积金属接触材料，形成具有图形结构的接触电极3，而后对获得的样品进行高温处理，温度范围为200℃～1200℃；或者，对经步骤(2)处理的样品于200℃～1200℃进行高温处理，而后在掺杂氧化锌薄膜2上沉积金属接触材料，形成具有图形结构的接触电极3；
4)在所述接触电极3部分区域选择性地沉积加厚电极4；以及。
5)经表面钝化并形成钝化层5、晶片分割、芯片封装后制成电压调制的紫外双色光电响应的探测器。
所述衬底片1可采用商业化的耐高温材料，优选氮化镓、蓝宝石、硅、陶瓷或石英等作为衬底片，但不仅限上述材料作为衬底片，其厚度优选为0.1mm～2mm。
所述掺杂氧化锌薄膜2的掺杂元素包括镓、铟、锡、铝、钙、锶、钡、氟、镁、铜中的任一种元素，但不限于此。其中掺杂氧化锌优选为掺镓氧化锌(GZO)、掺铝氧化锌(AZO)或掺铟镓氧化锌(IGZO)，其薄膜厚度优选为10nm～2mm。
通过上述制备方法所获得的电压调制紫外双色光电响应的探测器与现有的采用GaN基材料制备的紫外探测器相比，具有下列优点：
由于上述技术方案的使用，本发明与GaN基材料的紫外探测器的制备技术相比，具有下列优点：
1.由于本发明采用商业化的耐高温材料，优选氮化镓、蓝宝石、硅、陶瓷或石英等作为衬底片，但不仅限上述材料，相比于现有的GaN基探测器来讲，材料制备成本低廉，工艺简单易控，有利于大批量生产；
2.与高Al组分的AlGaN材料相比，AlGaN易开裂，生长控制难度大，而掺杂氧化锌的制备方法不仅多种多样，而且工艺简单，控制容易，可通过适当的高温处理即可具有良好的紫外探测能力。
3.选择适当的电压即可实现双波长的电磁波探测，大大提高了探测器的应用价值。
4.由于掺杂氧化锌是一种紫外透光的导电材料，使得这种制备方法不仅简化了制备过程，降低了器件成本，提高了器件的紫外探测灵敏度。
综上所述，是对本发明一种具体实施例的详细描述，对本案保护范围不构成任何限制，凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方法，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)采用耐高温材料作为衬底片；
2)在所述衬底片上沉积一层掺杂氧化锌薄膜以作为光的探测材料；
3)在所述掺杂氧化锌薄膜上沉积金属接触材料，形成具有图形结构的接触电极，而后对获得的样品进行高温处理，温度范围为200℃～1200℃；
或者，对经步骤(2)处理的样品于200℃～1200℃进行高温处理，而后在掺杂氧化锌薄膜上沉积金属接触材料，形成具有图形结构的接触电极；以及
4)在所述接触电极的部分区域选择性地沉积加厚电极。
2.根据权利要求1所述电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法，其特征在于还包括步骤5)：经表面钝化、晶片分割、芯片封装后制成电压调制的紫外双色光电响应的探测器。
3.根据权利要求1或2所述电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法，其特征在于：所述衬底片的材料优选为氮化镓、蓝宝石、硅、陶瓷或石英中的任一种。
4.根据权利要求3所述电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法，其特征在于：所述衬底片的厚度优选为0.1mm～2mm。
5.根据权利要求1或2所述电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法，其特征在于：所述掺杂氧化锌薄膜的薄膜厚度优选为10nm～2mm。
6.根据权利要求5所述电压调制的紫外双色光电响应的探测器的制备方法，其特征在于：所述掺杂氧化锌薄膜的掺杂元素优选为镓、铟、锡、铝、钙、锶、钡、氟、镁、铜中的任一种或多种元素。
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