CN108447945A - 基于氮化铝薄膜的日盲型柔性紫外光探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于氮化铝薄膜的日盲型柔性紫外光探测器，主要解决现有日盲型紫外光探测器灵敏度低且不能弯曲的问题。其技术方案是：1.使用脉冲激光沉积技术，在氧化锌做牺牲层的蓝宝石衬底上生长氮化铝薄膜；2.在氮化铝薄膜表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯，用硫酸铵溶液除去氧化锌薄膜；3.将氮化铝薄膜转移到后续所需的柔性透光衬底上，用丙酮溶液除去聚甲基丙烯酸甲酯；4.在氮化铝薄膜表面加电极，完成柔性日盲型紫外探测器的制作。本发明采用氮化铝薄膜作为紫外探测材料，提高了探测器收集光生载流子的速度，提高了日盲型紫外探测器的灵敏度，实现了探测器的弯曲，满足柔性电子设备的要求，可用于半导体器件的制备。
Description
技术领域
本发明属于微电子技术领域，特别涉及一种日盲型柔性紫外光探测器，可用于半导体器件的制备。
背景技术
太阳紫外辐射在通过大气层时，大气层中的臭氧层对200～280nm波段的紫外辐射具有强烈的吸收作用，这一波段紫外辐射在近地大气中几乎不存在，形成所谓的日盲区。日盲型紫外探测器利用日盲区的紫外波段探测目标,其背景干扰小,且不需要低温致冷,体积小,重量轻,与硅紫外探测器、光电倍增管等现行紫外探测器相比具有独特的优势。它的工作温度高、对环境适应能力和抗辐照能力强、紫外光/可见光抑制比高、工作时不需要滤波器。可广泛应用于紫外告警、紫外制导、紫外通信领域,还可以用来监测环境及火焰报警,在冶金、电力、医药等领域都有着广泛的应用。
柔性电子器件是将电子器件制作在柔性、可延展的有机物或薄金属衬底上的一种新兴电子技术，因其独有的延展性，近年来在电子、医疗、能源和国防等领域展现出了广阔的应用前景，如柔性显示器、柔性可穿戴设备、印刷RFID、半球形数码相机、表皮电子和柔性太阳能电池。实现日盲型紫外探测器的柔性功能，对柔性电子探测设备有很重要的意义。
氮化铝是具有多种物理和化学性质的宽带隙半导体，目前已经是功率器件，光电探测器，声学，压电器件等最有希望的材料之一。在日盲区紫外探测范围，氮化铝具有禁带宽度大、导热性能好、电子飘移饱和速度高以及化学稳定性高的优点，随着铝成分的增加，禁带宽度在3.4～6.2eV之间连续可调，对应波长范围为200～365nm，是日盲型紫外探测器的理想材料。目前的日盲型紫外光探测器主要是基于氧化锌和氧化镓，然而氧化锌和氧化镓材料不能实现柔性功能，且由于氧化锌和氧化镓材料的背景载流子大，检测光生载流子的效率并不高，因而探测器灵敏度低。
发明内容
本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于氮化铝自支撑薄膜的日盲型柔性紫外光探测器，以提高探测器灵敏度并实现柔性功能。
实现本发明目的技术关键是：使用脉冲激光沉积技术PLD，在蓝宝石衬底上生长一层氧化锌牺牲层薄膜，并在氧化锌牺牲层薄膜上生长氮化铝薄膜，然后用硫酸铵溶液腐蚀掉氧化锌牺牲层，将氮化铝薄膜转移到后续需要的柔性衬底上，再加电极制作成柔性紫外探测器。其实现步骤包括如下：
(1)在蓝宝石衬底上生长氧化锌薄膜：
1a)将蓝宝石衬底、氧化锌靶材和氮化铝靶材放入脉冲激光沉积系统的反应室中，对反应室抽真空；
1b)向反应室中通入氧气，使反应室的氧压维持在5*10-5mbar，设定激光器的能量密度为1.2J/cm2和频率为6Hz，设定衬底的温度为600℃，使激光器射出激光，烧灼氧化锌靶材2500次，使烧灼出来的氧化锌等离子体沉积在蓝宝石衬底上，完成氧化锌薄膜的生长；
(2)在氧化锌薄膜上沉积一层氮化铝薄膜：
调节通入反应室的氧气，使反应室的氧压维持在1.8*10-5mbar，设定激光器的能量密度为2.4J/cm2和频率为6Hz，设定衬底的温度为600℃，使激光器射出激光，烧灼氮化铝靶材2500次，以在氧化锌薄膜上沉积氮化铝等离子体，得到氮化铝薄膜；
(3)在氮化铝薄膜上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA：
在氮化铝薄膜的表面旋涂一层用氯苯稀释1/6的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶液，并放在加热台上，在150℃下加热3分钟，在180℃下加热1.5分钟，再自然降温，形成一层附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜；
(4)将附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜与蓝宝石衬底分离：
将旋涂了聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜浸泡在硫酸铵溶液中，除去氧化锌薄膜，待薄膜边角微微翘起时，将其取出至清水中，利用水的张力使附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜与蓝宝石衬底脱离；
(5)将单晶氮化铝薄膜从蓝宝石衬底转移到后续所需的柔性衬底上：
5a)用后续使用所需的柔性导电衬底捞起漂浮的附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜，放在加热台上，并以3分钟1℃的速度烘干，使氮化铝薄膜完全粘附在衬底上；
5b)将附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜放入丙酮溶液中浸泡5分钟，除去表面的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，得到可弯曲的自支撑单晶氮化铝薄膜；
(6)根据探测器不同的电极要求，在氮化铝薄膜表面加不同结构的电极完成柔性日盲型紫外探测器的制作。
本发明具有如下优点：
1.本发明通过在单晶氮化铝薄膜上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，可防止转移过程中薄膜出现破裂。
2.本发明通过采用氧化锌做牺牲层，提高了氮化铝薄膜的生长质量和转移质量。
3.本发明由于采用氮化铝作为探测材料，使得探测器对紫外光子直接响应，响应速度快，大幅降低了器件成本、功耗和体积，提高了探测器的灵敏度。
4.本发明由于采用氮化铝薄膜作为探测材料，使得探测器可弯曲，实现柔性功能，可用于可穿戴设备或者贴在皮肤上的柔性电子设备。
附图说明
图1为本发明的实现流程图；
图2为本发明所制备的叉指电极结构的柔性日盲型紫外探测器示意图；
图3为本发明所制备的双面电极结构的柔性日盲型紫外探测器示意图；
图4为本发明所制备的单面电极结构的柔性日盲型紫外探测器示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不构成对本发明的限定。
参照图1，本发明基于氮化铝薄膜的日盲型柔性紫外光探测器的制备方法，给出如下三种实施例。
实施例1：制备叉指电极结构的日盲型柔性紫外光探测器。
步骤1：在蓝宝石衬底上生长氧化锌薄膜。
1a)将蓝宝石衬底、氧化锌靶材和氮化铝靶材放入脉冲激光沉积系统的反应室中，对反应室抽真空，直到真空度达到1*10-6mbar以下；
1b)向反应室中通入氧气，使反应室的氧压维持在5*10-5mbar，设定激光器的能量密度为1.2J/cm2和频率为6Hz，设定衬底的温度为600℃，使激光器射出激光，烧灼氧化锌靶材2500次，使烧灼出来的氧化锌等离子体沉积在蓝宝石衬底上，完成氧化锌薄膜的生长。
步骤2：在氧化锌薄膜上沉积一层氮化铝薄膜。
调节通入反应室的氧气，使反应室的氧压维持在1.8*10-5mbar，设定激光器的能量密度为2.4J/cm2和频率为6Hz，设定衬底的温度为600℃，使激光器射出激光，烧灼氮化铝靶材2500次，以在氧化锌薄膜上沉积氮化铝等离子体，得到高质量的氮化铝薄膜。
步骤3：在氮化铝薄膜上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。
3a)在氮化铝薄膜的表面先滴上用氯苯稀释1/6的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶液，再设置旋转速度为500转/秒，旋转5秒后，然后改变旋转速度为3000转/秒，旋转60秒；
3b)将附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶液的氮化铝薄膜放在加热台上，在150℃下加热3分钟，在180℃下加热1.5分钟，再自然降温，形成一层附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜。
步骤4：将附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜与衬底分离。
将旋涂了聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜浸泡在硫酸铵溶液中，除去氧化锌薄膜，待薄膜边角微微翘起时，将其取出至清水中，利用水的张力使附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜与蓝宝石衬底脱离。
步骤5：将单晶氮化铝薄膜从蓝宝石衬底转移到后续所需的柔性衬底上。
5a)用后续使用所需的柔性导电衬底捞起漂浮的附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜，放在加热台上，并以3分钟1℃的速度烘干，使氮化铝薄膜完全粘附在衬底上；
5b)将附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜放入丙酮溶液中浸泡5分钟，除去表面的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，得到可弯曲的自支撑单晶氮化铝薄膜。
步骤6：制备叉指结构的日盲型紫外探测器。
通过掩膜版和电子束蒸发在氮化铝薄膜表面生长厚度为150nm的叉指电极，如图2所示，完成叉指电极结构的日盲型柔性紫外光探测器的制作。
选择安捷伦公司的4200型半导体测试仪，在叉指电极间施加恒定电压，分别在无光照的环境下和193nm波长氙气灯的照射下，测定响应电流的大小，可得出在193nm波长氙气灯的照射下，探测器会出现响应电流。
此外，在恒定波长的紫外光源的照射下，增大电压，探测器的响应电流会随着电压的增大而显著增强，这说明本发明的日盲型探测器在紫外线探测方面有很高的灵敏度。
实施例2：制备双面电极结构的日盲型柔性紫外光探测器。
步骤一：在蓝宝石衬底上生长氧化锌薄膜。
本步骤具体实现与实施例1中的步骤1相同。
步骤二：在氧化锌薄膜上沉积一层氮化铝薄膜。
本步骤具体实现与实施例1中的步骤2相同。
步骤三：在氮化铝薄膜上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。
本步骤具体实现与实施例1中的步骤3相同。
步骤四：将附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜与衬底分离。
本步骤具体实现与实施例1中的步骤4相同。
步骤五：转移到后续所需的衬底上得到自支撑单晶氮化铝薄膜。
本步骤具体实现与实施例1中的步骤5相同。
步骤六：制备双面电极结构的柔性紫外探测器。
在氮化铝薄膜的上表面和下表面分别加电极，如图3所示，完成双面电极结构的日盲型柔性紫外光探测器的制备。
选择安捷伦公司的4200型半导体测试仪，在上表面和下表面的两个电极间施加恒定电压，分别在无光照的环境下和193nm波长氙气灯的照射下，测定响应电流的大小，可得出在193nm波长氙气灯的照射下，探测器会出现响应电流。
此外，在恒定波长的紫外光源的照射下，增大电压，探测器的响应电流会随着电压的增大而显著增强，这说明本发明的日盲型探测器在紫外线探测方面有很高的灵敏度。
实施例3：制备单面电极结构的日盲型柔性紫外光探测器。
步骤A：在蓝宝石衬底上生长氧化锌薄膜。
本步骤具体实现与实施例1中的步骤1相同。
步骤B：在氧化锌薄膜上沉积一层氮化铝薄膜。
本步骤具体实现与实施例1中的步骤2相同。
步骤C：在氮化铝薄膜上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。
本步骤具体实现与实施例1中的步骤3相同。
步骤D：将附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜与衬底分离。
本步骤具体实现与实施例1中的步骤4相同。
步骤E：转移到后续所需的衬底上得到自支撑单晶氮化铝薄膜。
本步骤具体实现与实施例1中的步骤5相同。
步骤F：制备单面电极结构的柔性紫外探测器。
在氮化铝薄膜上表面的左右两边分别加电极，如图4所示，完成单面电极结构的日盲型柔性紫外光探测器的制备。
选择安捷伦公司的4200型半导体测试仪，在上表面的左右两个电极间施加恒定电压，分别在无光照的环境下和193nm波长氙气灯的照射下，测定响应电流的大小，可得出在193nm波长氙气灯的照射下，探测器会出现响应电流。
此外，在恒定波长的紫外光源的照射下，增大电压，探测器的响应电流会随着电压的增大而显著增强，这说明本发明的日盲型探测器在紫外线探测方面有很高的灵敏度。
上述三种实施例所述后续所需的柔性衬底使用聚对苯二甲酸类塑料PET衬底。
上述描述只是本发明的优选实例，并不构成对本发明的限制，对于本领域的专业人员来说，在了解本发明内容和原理后，能够在不背离本发明的原理和范围的情况下，根据本发明的方法进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于氮化铝薄膜的日盲型柔性紫外光探测器的制作方法，包括：
(1)在蓝宝石衬底上生长氧化锌薄膜：
1a)将蓝宝石衬底、氧化锌靶材和氮化铝靶材放入脉冲激光沉积系统的反应室中，对反应室抽真空；
1b)向反应室中通入氧气，使反应室的氧压维持在5*10-5mbar，设定激光器的能量密度为1.2J/cm2和频率为6Hz，设定衬底的温度为600℃，使激光器射出激光，烧灼氧化锌靶材2500次，使烧灼出来的氧化锌等离子体沉积在蓝宝石衬底上，完成氧化锌薄膜的生长；
(2)在氧化锌薄膜上沉积一层氮化铝薄膜：
调节通入反应室的氧气，使反应室的氧压维持在1.8*10-5mbar，设定激光器的能量密度为2.4J/cm2和频率为6Hz，设定衬底的温度为600℃，使激光器射出激光，烧灼氮化铝靶材2500次，以在氧化锌薄膜上沉积氮化铝等离子体，得到氮化铝薄膜；
(3)在氮化铝薄膜上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA：
在氮化铝薄膜的表面旋涂一层用氯苯稀释1/6的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶液，并放在加热台上，在150℃下加热3分钟，在180℃下加热1.5分钟，再自然降温，形成一层附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜；
(4)将附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜与蓝宝石衬底分离：
将旋涂了聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜浸泡在硫酸铵溶液中，除去氧化锌薄膜，待薄膜边角微微翘起时，将其取出至清水中，利用水的张力使附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜与蓝宝石衬底脱离；
(5)将单晶氮化铝薄膜从蓝宝石衬底转移到后续所需的柔性衬底上：
5a)用后续使用所需的柔性导电衬底捞起漂浮的附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜，放在加热台上，并以3分钟1℃的速度烘干，使氮化铝薄膜完全粘附在衬底上；
5b)将附有聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的氮化铝薄膜放入丙酮溶液中浸泡5分钟，除去表面的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，得到可弯曲的自支撑单晶氮化铝薄膜；
(6)根据探测器不同的电极要求，在氮化铝薄膜表面加不同结构的电极完成柔性日盲型紫外探测器的制作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述的对反应室抽真空，其真空度要求达到1*10-6mbar以下。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中在氮化铝薄膜的表面旋涂一层用氯苯稀释1/6的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶液，是先在氮化铝薄膜的表面滴上用氯苯稀释1/6的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶液；然后设置旋转速度为500转/秒，旋转5秒后，再改变旋转速度为3000转/秒，旋转60秒。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(6)不同结构的电极，包括叉指电极结构、双面电极结构和单面电极结构。
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|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109494275A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-03-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器及其制作方法 |
| CN109671796A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-23 | 浙江清华柔性电子技术研究院 | 柔性日盲型紫外光探测器及其制作方法 |
| CN111244201A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-05 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种柔性自支撑ZnO紫外探测器及其制备方法 |
| CN113463199A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-10-01 | 广州市艾佛光通科技有限公司 | 一种高质量单晶氮化铝薄膜及其制备方法和应用 |
| CN114566566A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-05-31 | 吉林大学 | 一种氮化铝日盲光电探测器及其制备方法 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1812154A (zh) * | 1998-08-19 | 2006-08-02 | 普林斯顿大学理事会 | 有机光敏光电器件 |
| CN1993869A (zh) * | 2004-07-30 | 2007-07-04 | 佳能株式会社 | 光学半导体器件 |
| US20080087914A1 (en) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Iii-N Technology, Inc. | Extreme Ultraviolet (EUV) Detectors Based Upon Aluminum Nitride (ALN) Wide Bandgap Semiconductors |
| CN201167097Y (zh) * | 2007-11-20 | 2008-12-17 | 西安交通大学 | 一种垂直结构的ZnO紫外光电导探测器 |
| CN101901640A (zh) * | 2010-06-21 | 2010-12-01 | 南京邮电大学 | 一种柔性透明导电石墨烯薄膜的制备方法 |
| CN102157597A (zh) * | 2010-02-11 | 2011-08-17 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种光控碳化硅光电导开关 |
| CN102897759A (zh) * | 2012-10-17 | 2013-01-30 | 东南大学 | 一种大尺寸石墨烯的无损转移方法 |
| CN103140943A (zh) * | 2010-09-30 | 2013-06-05 | 迪迩科技 | 用于检测辐射的辐射检测器及方法 |
| CN103424447A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-12-04 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种基于非修饰单层石墨烯作为工作电极的纳米颗粒增强检测装置及其应用 |
| CN103887352A (zh) * | 2014-03-12 | 2014-06-25 | 上海师范大学 | 一种复合结构的金属石墨烯及其制备方法 |
| CN104150476A (zh) * | 2014-08-15 | 2014-11-19 | 苏州斯迪克新材料科技股份有限公司 | 化学气相沉积法制备石墨烯的无损伤转移方法 |
| CN105244387A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-01-13 | 重庆大学 | 一种光电导探测器 |
| CN104810427B (zh) * | 2014-01-26 | 2017-10-03 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 基于声表面波增强的紫外探测器及其制备方法 |
-
2018
- 2018-04-19 CN CN201810351665.5A patent/CN108447945A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1812154A (zh) * | 1998-08-19 | 2006-08-02 | 普林斯顿大学理事会 | 有机光敏光电器件 |
| CN1993869A (zh) * | 2004-07-30 | 2007-07-04 | 佳能株式会社 | 光学半导体器件 |
| US20080087914A1 (en) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Iii-N Technology, Inc. | Extreme Ultraviolet (EUV) Detectors Based Upon Aluminum Nitride (ALN) Wide Bandgap Semiconductors |
| CN201167097Y (zh) * | 2007-11-20 | 2008-12-17 | 西安交通大学 | 一种垂直结构的ZnO紫外光电导探测器 |
| CN102157597A (zh) * | 2010-02-11 | 2011-08-17 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种光控碳化硅光电导开关 |
| CN101901640A (zh) * | 2010-06-21 | 2010-12-01 | 南京邮电大学 | 一种柔性透明导电石墨烯薄膜的制备方法 |
| CN103140943A (zh) * | 2010-09-30 | 2013-06-05 | 迪迩科技 | 用于检测辐射的辐射检测器及方法 |
| CN102897759A (zh) * | 2012-10-17 | 2013-01-30 | 东南大学 | 一种大尺寸石墨烯的无损转移方法 |
| CN103424447A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-12-04 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种基于非修饰单层石墨烯作为工作电极的纳米颗粒增强检测装置及其应用 |
| CN104810427B (zh) * | 2014-01-26 | 2017-10-03 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 基于声表面波增强的紫外探测器及其制备方法 |
| CN103887352A (zh) * | 2014-03-12 | 2014-06-25 | 上海师范大学 | 一种复合结构的金属石墨烯及其制备方法 |
| CN104150476A (zh) * | 2014-08-15 | 2014-11-19 | 苏州斯迪克新材料科技股份有限公司 | 化学气相沉积法制备石墨烯的无损伤转移方法 |
| CN105244387A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-01-13 | 重庆大学 | 一种光电导探测器 |
Non-Patent Citations (10)
| Title |
|---|
| A. BENMOUSSA: ""Recent developments of wide-bandgap semiconductor based UV sensors"", 《DIAMOND & RELATED MATERIALS》 * |
| A.S. GUDOVSKIKH: ""Polycrystalline AlN films deposited at low temperature for selective UV detectors"", 《SENSORS AND ACTUATORS 》 * |
| HENG LI: ""High Quality Transferable AlN Thin Film by PLD"", 《IOP CONF. SERIES: JOURNAL OF PHYSICS: CONF. SERIES 864》 * |
| J. LI: ""200 nm deep ultraviolet photodetectors based on AlN"", 《 APPLIED PHYSICS LETTERS》 * |
| L. TRINKLER: ""Use of aluminum nitride for UV radiation dosimetry"", 《NUCLEAR INSTRUMENTS AND METHODS IN PHYSICS RESEARCH A》 * |
| MEEI-RU CHEN: ""Fabrication study of AlN solar-blind(280nm)MSM photodetectors grown by low-temperature deposition"", 《PHYS. STATUS SOLIDI A》 * |
| R. DAHAL: ""AlN MSM and Schottky photodetectors "", 《PHYS. STAT. SOL. (C)》 * |
| S. NIKISHIN: ""High quality AlN for deep UV photodetectors"", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 * |
| 安毓英: "《光电探测与信号处理》", 31 May 2010, 科学出版社 * |
| 张建奇: "《红外探测器》", 31 August 2016, 西安电子科技大学出版社 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109494275A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-03-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种AlGaN基日盲紫外光电晶体管探测器及其制作方法 |
| CN109671796A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-23 | 浙江清华柔性电子技术研究院 | 柔性日盲型紫外光探测器及其制作方法 |
| CN111244201A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-05 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种柔性自支撑ZnO紫外探测器及其制备方法 |
| CN113463199A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-10-01 | 广州市艾佛光通科技有限公司 | 一种高质量单晶氮化铝薄膜及其制备方法和应用 |
| CN113463199B (zh) * | 2021-05-14 | 2022-10-14 | 广州市艾佛光通科技有限公司 | 一种高质量单晶氮化铝薄膜及其制备方法和应用 |
| CN114566566A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-05-31 | 吉林大学 | 一种氮化铝日盲光电探测器及其制备方法 |
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