CN113972290B - 一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器及其制备方法 - Google Patents

一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于蓝光探测器的技术领域,公开了一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器及其制备方法。所述探测器包括依次层叠的衬底、缓冲层、多孔GaN层、n‑GaN层、InGaN层,所述n‑GaN层上表面部分被InGaN层覆盖,另一部分为裸露部分;InGaN层上设有p‑GaN层,p‑GaN层上设有NiO层,p‑GaN层上表面部分被NiO层覆盖,另一部分为裸露部分;n‑GaN层上表面的裸露部分和p‑GaN层上表面的裸露部分设有电极层。本发明还公开了探测器的制备方法。本发明的探测器提升了蓝光波段的量子效率,有效增强蓝光谐振吸收,实现高灵敏度高带宽探测。

Description

一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器及其制备方法
技术领域
本发明属于可见光探测器领域,具体涉及一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器及其制备方法。
背景技术
随着基于GaN的发光二极管(LED)的快速发展,可见光通信(VLC)引起了人们的广泛关注。对于VLC系统的光接收机,光电探测器的量子效率(QE)和时间响应也很重要,因为它们决定了数据传输的距离和速率。为了将光的发射和探测集成在单一芯片上的自由空间VLC系统的小型化和简化,需要具有与光源发射光谱匹配的高灵敏度和波长选择性的光电探测器。目前,基于硅的光电探测器通过实现蓝滤波技术来检测基于氮化镓的白光LED发出的蓝光。但该技术的缺点是透光率低,成本高,VLC系统复杂。此外,硅基光电探测器的宽频带响应在被测信号和背景信号之间造成了不期望的干扰效应。
作为第三代半导体材料研究热点之一的InGaN材料拥有良好的物理化学性质。其拥有高电子迁移率,热稳定性、化学稳定性优异。通过调整合金中In的组分,可以实现禁带宽度从3.4eV到0.7eV的连续调节,从而实现InGaN探测器能够实现覆盖整个可见光波段的连续探测。
虽然InGaN基探测器器件制备研究取得了一定研究进展,但是到目前为止还没有实现商品转化。制约InGaN探测器发展和应用的主要问题是器件结构设计与工艺问题。一方面,器件结构设计缺陷大大影响了器件的性能,导致器件响应度低,带宽窄,灵敏度低,量子效率低。同时,制备工艺不够完善也大大限制了器件性能与生产。
发明内容
为了解决以上问题,本发明提供了一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器及其制备方法。本发明的蓝光探测器中多孔GaN层(谐振腔底镜)/P-I-N功能层/NiO层(谐振腔顶镜)所形成的NiO/多孔GaN谐振腔,有效增强蓝光谐振吸收,实现高灵敏度高带宽探测。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器,包括依次层叠的衬底、缓冲层、多孔GaN层(谐振腔底镜)、n-GaN层、InGaN层,所述n-GaN层上表面部分被InGaN层覆盖,另一部分为裸露部分;所述InGaN层上设有p-GaN层,所述p-GaN层上设有NiO层(谐振腔顶镜),p-GaN层上表面部分被NiO层覆盖,另一部分为裸露部分;所述n-GaN层上表面的裸露部分和p-GaN层上表面的裸露部分设有电极层。
电极层与NiO层不接触,电极层与InGaN层不接触。
所述n-GaN层、InGaN层以及p-GaN层形成P-I-N功能层。
所述n-GaN层上表面部分被InGaN层覆盖,另一部分为裸露部分是指InGaN层在n-GaN层上形成台阶状的水平台面;n-GaN层上的台面设有电极层。
p-GaN层上表面部分被NiO层覆盖,另一部分为裸露部分是指NiO层在p-GaN层上形成台阶状的水平台面;p-GaN层上的台面设有电极层。
所述电极层为金属层电极,
所述缓冲层为从下到上依次层叠的AlN层、AlGaN层和GaN层,AlN层设置于衬底上;
所述多孔GaN层的厚度为2~4μm。
多孔GaN层的孔径为50~60nm,孔隙率为90~95%。
P-I-N功能层中,n-GaN、InGaN、p-GaN的厚度分别为600~900nm、150~200nm、100~150nm。
NiO层厚度为30~50nm。
所述衬底为Si衬底。
缓冲层中,A1N层、AlGaN层和GaN层的厚度分别为300~400nm、300~400nm、3~4μm。
n-GaN层与p-GaN上金属层电极各自为Ni/Au金属层,Ni金属层的厚度为100~110nm,Au金属层的厚度为100~110nm。
所述Ni设置在n-GaN层上。
所述Ni设置在p-GaN层上。
所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的制备方法,包括以下步骤:
(1)采用MOCVD方法在衬底上生长缓冲层,再在缓冲层上生长GaN层(谐振腔底镜);
(2)通过电化学刻蚀的方法将GaN层刻蚀成多孔GaN层,并在多孔GaN层上采用MOCVD方法生长n-GaN层、InGaN层、p-GaN层;
(3)在p-GaN层上进行第一光刻,显影后,通过采用ICP刻蚀的方式刻蚀掉部分p-GaN层和InGaN层,将n-GaN暴露出来形成台面,并在n-GaN上蒸镀电极层;去除第一次光刻后的光刻胶,再进行第二次光刻显影,p-GaN层上得到沉积电极的区域;然后在p-GaN上蒸镀制备电极;
(4)去除第二次光刻的光刻胶,在p-GaN上光刻显影,获得沉积NiO层的区域;在沉积NiO层的区域蒸镀Ni,退火,将Ni氧化成NiO得到NiO层(谐振腔顶镜)。
所述采用MOCVD方法在衬底上生长缓冲层是指采用MOCVD方法在衬底上生长缓冲层从下到上依次外延生长AlN层、AlGaN层和GaN层,生长A1N层、AlGaN层和GaN层的温度分别为1200~1300℃、1200~1300℃和1100~1250℃。
在缓冲层上生长GaN层是指采用MOCVD方法在缓冲层上生长GaN层(谐振腔底镜),生长GaN层的温度为1100~1250℃。
所述电化学刻蚀的溶液为体积浓度为49%的HF酸与无水乙醇的混合溶液|,体积比为1∶1。电化学刻蚀的条件:紫外灯的功率为150W。电压在10~20V下,刻蚀20~30min。
通过本发明的电化学刻蚀,多孔GaN层的孔径为50~60nm,孔隙率为90~95%。
采用MOCVD方法在衬底上生长P-I-N功能层从下到上依次外延生长n-GaN层、InGaN层和n-GaN层,生长n-GaN层、InGaN层和n-GaN层的温度分别为1100~1250℃、650~850℃和1100~1250℃。
第一次光刻时烘干时间为40~50s,曝光时间为8~10s,显影时间为55~65s;ICP刻蚀的时间为1~2h。
金属层电极的蒸镀速率为0.20~0.25nm/min。
第二次光刻时烘干时间为40~50s,曝光时间为8~10s,显影时间为55~65s。
金属层电极的蒸镀速率为0.20~0.25nm/min。
制备NiO层(谐振腔顶镜),Ni层的蒸镀速率为0.20~0.25nm/min。并将Ni在550~650℃下退火1~2h成NiO。
所述的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器在蓝光探测中的应用。
本发明的探测器具有NiO/多孔GaN谐振腔,有效增强蓝光谐振吸收,实现高灵敏度高带宽探测。本发明采用的AlN/A1GaN/GaN缓冲层,减少了位错的产生,使材料缺陷密度由109减小到105,使生长的多孔GaN层与P-I-N功能层材料质量更好。而且由于直接生长InGaN较为困难,易发生相分离。本发明通过采用p-GaN/InGaN/n-GaN器件结构,减少相分离,提高InGaN材料的晶体质量,从而获得高性能(量子效率高,响应速度快和灵敏度高等)蓝光探测器。另外,本发明通过蒸镀,退火工艺制作NiO(谐振腔顶镜),形成形状规则,分布均匀,表面光滑,质量较好NiO微晶体,拥有极好的光约束与光学共振特征。而且通过电化学刻蚀法可以得到孔洞大小规则,排列分布均匀、质量较好的多孔GaN材料(谐振腔底镜),操作简单。
和现有技术相比,本发明具有以下有益效果和优点:
(1)本发明采用MOCVD高温外延方法结合MOCVD低温外延方法,通过高温法在Si衬底上生长AlN/AlGaN/GaN缓冲层,再通过低温法生长P-I-N功能层。本发明的制备方法具有工艺简单、省时高效以及能耗低的特点,制得材料质量较好,有利于规模化生产。
(2)本发明通过电化学刻蚀得到优质多孔GaN层即谐振腔底镜,得到孔洞大小规则,排列分布均匀、质量较好的多孔GaN材料。该方法工艺简单,有利于规模化生产。
(3)本发明提出一种蒸镀结合退火得到NiO层制备谐振腔顶镜的方法,得到形状规则,分布均匀,表面光滑,质量较好NiO微晶体,拥有极好的光约束与光学共振特征。
(4)本发明的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器具有NiO/多孔GaN谐振腔结构,可以大大增强蓝光谐振吸收,实现高灵敏度高带宽探测。
附图说明
图1为本发明提供的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的结构剖面示意图;
图2为本发明提供的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的俯视面示意图;
图3为实施例1制备的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的I-V曲线图;
图4为实施例1制备的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的光谱响应曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
本发明的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器结构剖面示意图如图1所示,包括依次层叠的衬底1、缓冲层2、多孔GaN层3(谐振腔底镜)、n-GaN层4、InGaN层5,所述n-GaN层4上表面部分被InGaN层5覆盖,另一部分为裸露部分;所述InGaN层5上设有p-GaN层6,所述p-GaN层6上设有NiO层7(谐振腔顶镜),p-GaN层6上表面部分被NiO层7覆盖,另一部分为裸露部分;所述n-GaN层4上表面的裸露部分和p-GaN层6上表面的裸露部分设有电极层8;电极层8与NiO层7不接触。
电极层8与InGaN层5不接触。
所述n-GaN层4、InGaN层5以及p-GaN层6形成P-I-N功能层。
所述n-GaN层4上表面部分被InGaN层5覆盖,另一部分为裸露部分是指InGaN层5在n-GaN层4上形成台面;n-GaN层4上的台面设有电极层。
p-GaN层6上表面部分被NiO层7覆盖,另一部分为裸露部分是指NiO层7在p-GaN层6上形成台面;p-GaN层6上的台面设有电极层8。
所述电极层8为金属层电极,
所述缓冲层2为从下到上依次层叠的AlN层、AlGaN层和GaN层,AlN层设置于衬底1上;
所述多孔GaN层3的厚度为2~4μm。
多孔GaN层的孔径为50~60nm,孔隙率为90~95%。
P-I-N功能层中,n-GaN层4、InGaN层5、p-GaN层6的厚度分别为600~900nm、150~200nm、100~150nm。
NiO层7厚度为30~50nm。
所述衬底1为Si衬底。
缓冲层2中,AlN层、AlGaN层和GaN层的厚度分别为300~400nm、300~400nm、3~4μm。
n-GaN层4与p-GaN层6上金属层电极各自为Ni/Au金属层,Ni金属层的厚度为100~110nm,Au金属层的厚度为100~110nm。所述Ni设置在n-GaN层上。所述Ni设置在p-GaN层上。
p-GaN层掺杂剂为Mg元素,浓度为(0.8~1.5)×1018cm3。n-GaN层掺杂剂为Si元素,浓度为(0.8~1.5)×1018cm3
本发明提供的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的俯视面示意图如图2所示。
实施例1
本实施例提供了一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN,包括从下到上依次排布的衬底,缓冲层,多孔GaN层(谐振腔底镜),P-I-N功能层,NiO层(谐振腔顶镜)以及金属层电极;缓冲层为从下到上依次排布的AlN层、A1GaN层和GaN层,AlN层、A1GaN层和GaN层的厚度分别为350nm、350nm、3.5μm。衬底为Si衬底;多孔GaN层(谐振腔底镜)厚度为3.5μm。P-I-N功能层为从下到上依次排布的n-GaN层、InGaN层和p-GaN层,n-GaN层、InGaN层和p-GaN层的厚度分别为800nm、170nm、125nm。NiO层厚度为40nm。金属层电极为Ni/Au金属层,Ni/Au金属层为从下到上排布的Ni金属层和Au金属层,Ni金属层的厚度为105nm,Au金属层的厚度为105nm。InGaN层和p-GaN层在n-GaN层上形成台面;n-GaN层上的台面设有电极层。NiO层在p-GaN层上形成台面;p-GaN层上的台面设有电极层。
本实施例还提供了制备所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的方法,包括以下步骤:
(1)采用MOCVD方法在Si衬底上生长缓冲层,再在缓冲层上生长GaN层(谐振腔底镜);
(2)通过电化学刻蚀的方法将GaN层刻蚀成多孔GaN层,并在其上采用MOCVD方法生长P-I-N功能层;
(3)在p-GaN层上进行第一次光刻,显影后,通过采用ICP刻蚀的方式将n-GaN暴露出来上,并在上面蒸镀Ni/Au电极。再进行第二次光刻,显影后在p-GaN上蒸镀制备Ni/Au电极;
(4)在p-GaN上光刻显影,并在上面蒸镀Ni,再通过退火的方法,将Ni氧化成NiO得到NiO层(谐振腔顶镜)。
所述缓冲层是指采用MOCVD方法在衬底上从下到上依次外延生长AlN层、AlGaN层和GaN层,生长AlN层、AlGaN层和GaN层的温度分别为1250℃、1250℃和1200℃。
采用MOCVD方法在缓冲层上生长GaN层(谐振腔底镜)的温度为1200℃。
所述P-I-N功能层是指采用MOCVD方法在多孔的GaN层上从下到上依次外延生长n-GaN层、InGaN层和p-GaN层,生长n-GaN层、InGaN层和p-GaN层的温度分别为1250℃、700℃和1250℃。p-GaN层掺杂剂为Mg元素,浓度为1×1018cm3。n-GaN层掺杂剂为Si元素,浓度为1×1018cm3
电化学刻蚀的溶液为浓度为49%的HF酸与无水乙醇的混合溶液,体积比为1∶1。电化学刻蚀的条件:紫外灯的功率为150W;电压在15V下,刻蚀25min。多孔GaN层的孔径为50nm,孔隙率为95%。
第一次光刻的条件为烘干时间为45s,曝光时间为9s,显影时间为60s。
金属层电极的蒸镀速率为0.225nm/min。ICP刻蚀的时间为1.5h。
Ni层的蒸镀速率为0.225nm/min。并将Ni在600℃下退火1.5h成NiO。
将本实施例制备的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器进行测试。
图3为本实施例所得NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的暗电流曲线,由图可见,制作电极为肖特基接触,在2V偏压下,暗电流达到100nA,光电流为30μA。暗电流低,说明载流子注入效率高,该探测器外延在蓝光波段拥有高速的响应。
图4,为本实施例所得NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的光谱响应曲线。由曲线可看出,在445nm处,响应度为0.0492A/W。说明该探测器在蓝光波段拥有更高的量子效率以及较高的灵敏度。
实施例2
本实施例提供了一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN,包括从下到上依次排布的衬底、缓冲层,多孔GaN层(谐振腔底镜),P-I-N功能层、NiO层(谐振腔顶镜)以及金属层电极,缓冲层为从下到上依次排布的AlN层、AlGaN层和GaN层,AlN层、AlGaN层和GaN层的厚度分别为400nm、400nm、4μm。衬底为Si衬底;多孔GaN层(谐振腔底镜)厚度为4μm。P-I-N功能层为从下到上依次排布的n-GaN层、InGaN层和p-GaN层,n-GaN层、InGaN层和p-GaN层的厚度分别为900nm、200nm、150nm。NiO层厚度为50nm。金属层电极为Ni/Au金属层,Ni/Au金属层为从下到上排布的Ni金属层和Au金属层,Ni金属层的厚度为110nm,Au金属层的厚度为110nm。InGaN层和p-GaN层在n-GaN层上形成台面;n-GaN层上的台面设有电极层。NiO层在p-GaN层上形成台面;p-GaN层上的台面设有电极层。
本实施例还提供了制备所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的方法,包括以下步骤:
(1)采用MOCVD方法在Si衬底上生长缓冲层,再在缓冲层上生长GaN层(谐振腔底镜);
(2)通过电化学刻蚀的方法将GaN层刻蚀成多孔GaN层,并在其上采用MOCVD方法生长P-I-N功能层;
(3)在p-GaN层上进行第一次光刻,显影后,通过采用ICP刻蚀的方式将n-GaN暴露出来上,并在上面蒸镀Ni/Au电极;再进行第二次光刻,显影后在p-GaN上蒸镀制备Ni/Au电极;
(4)在p-GaN上光刻显影,并在上面蒸镀Ni,再通过退火的方法,将Ni氧化成NiO得到NiO层(谐振腔顶镜)。
所述缓冲层是指采用MOCVD方法在衬底上从下到上依次外延生长AlN层、AlGaN层和GaN层,生长AlN层、AlGaN层和GaN层的温度分别为1300℃、1300℃和1250℃。
采用MOCVD方法在缓冲层上生长GaN层(谐振腔底镜)的温度为1250℃。
所述P-I-N功能层是指采用MOCVD方法在多孔的GaN层上从下到上依次外延生长n-GaN层、InGaN层和p-GaN层的温度分别为1250℃、800℃和1250℃。p-GaN层掺杂剂为Mg元素,浓度为1.2×1018cm3。n-GaN层掺杂剂为Si元素,浓度为1.2×1018cm3
电化学刻蚀的溶液为49%的HF酸与无水乙醇的混合溶液,体积比为1∶1。电化学刻蚀的条件:紫外灯的功率为150W;电压在20V下,刻蚀30min。多孔GaN层的孔径为55nm,孔隙率为92.5%。
第一次光刻的条件:烘干时间为50s,曝光时间为10s,显影时间为65s。金属层电极的蒸镀速率为0.25nm/min。ICP刻蚀的时间为2h。
Ni层的蒸镀速率为0.25nm/min。并将Ni在550℃下退火2h成NiO。
将本实施例制备的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器进行测试。
本实施例制备的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的相关性能和实施例1相似,相关性能参数可参照实施例1的相应附图。
实施例3
本实施例提供了一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN,包括从下到上依次排布的衬底、缓冲层,多孔GaN层(谐振腔底镜),P-I-N功能层、NiO层(谐振腔顶镜)以及金属层电极,缓冲层为从下到上依次排布的AlN层、AlGaN层和GaN层,AlN层、AlGaN层和GaN层的厚度分别为300nm、300nm、3.0μm。衬底为Si衬底;多孔GaN层(谐振腔底镜)厚度为3.0μm。P-I-N功能层为从下到上依次排布的n-GaN层、InGaN层和p-GaN层,n-GaN层、InGaN层和p-GaN层的厚度分别为600nm、150nm、100nm。NiO层厚度为30nm。金属层电极为Ni/Au金属层,Ni/Au金属层为从下到上排布的Ni金属层和Au金属层,Ni金属层的厚度为100nm,Au金属层的厚度为100nm。InGaN层和p-GaN层在n-GaN层上形成台面;n-GaN层上的台面设有电极层。NiO层在p-GaN层上形成台面;p-GaN层上的台面设有电极层。
本实施例还提供了制备所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的方法,包括以下步骤:
(1)采用MOCVD方法在Si衬底上生长缓冲层,再在缓冲层上生长GaN层(谐振腔底镜);
(2)通过电化学刻蚀的方法将GaN层刻蚀成多孔GaN层,并在其上采用MOCVD方法生长P-I-N功能层;
(3)在p-GaN层上进行光刻,显影后,通过采用ICP刻蚀的方式将n-GaN暴露出来上,并在上面蒸镀Ni/Au电极。再进行第二次光刻显影,在p-GaN上蒸镀制备Ni/Au电极;
(4)在p-GaN上光刻显影,并在上面蒸镀Ni,再通过退火的方法,将Ni氧化成NiO得到NiO层(谐振腔顶镜)。
所述缓冲层是指采用MOCVD方法在衬底上从下到上依次外延生长AlN层、AlGaN层和GaN层,生长AlN层、AlGaN层和GaN层的温度分别为1200℃、1200℃和1100℃。
采用MOCVD方法在缓冲层上生长GaN层(谐振腔底镜)的温度为1100℃。
所述P-I-N功能层是指采用MOCVD方法在多孔的GaN层上从下到上依次外延生长n-GaN层、InGaN层和p-GaN层的温度分别为1100℃、650℃和1100℃。p-GaN层掺杂剂为Mg元素,浓度为0.8×1018cm3。n-GaN层掺杂剂为Si元素,浓度为0.8×1018cm3
电化学刻蚀的溶液为49%的HF酸与无水乙醇的混合溶液,体积比为1∶1。电化学刻蚀的条件:紫外灯的功率为150W;电压在10V下,刻蚀20min。多孔GaN层的孔径为60nm,孔隙率为90%。
光刻的条件:烘干时间为40s,曝光时间为8s,显影时间为55s,氧离子处理时间为2min。金属层电极的蒸镀速率为0.200nm/min。ICP刻蚀的时间为1h。
Ni层的蒸镀速率为0.200nm/min。并将Ni在650℃下退火1h成NiO。
将本实施例制备的NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器进行测试。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器,其特征在于:包括依次层叠的衬底、缓冲层、多孔GaN层、n-GaN层、InGaN层,所述n-GaN层上表面部分被InGaN层覆盖,另一部分为裸露部分;所述InGaN层上设有p-GaN层,所述p-GaN层上设有NiO层,p-GaN层上表面部分被NiO层覆盖,另一部分为裸露部分;所述n-GaN层上表面的裸露部分和p-GaN层上表面的裸露部分设有电极层;电极层与NiO层不接触;
所述缓冲层为从下到上依次层叠的AlN层、AlGaN层和GaN层,AlN层设置于衬底上;
所述多孔GaN层的厚度为2~4 μm;多孔GaN层的孔径为50 ~ 60 nm,孔隙率为90 ~ 95%;
所述n-GaN层、InGaN层以及p-GaN层形成P-I-N功能层;
P-I-N功能层中,n-GaN层、InGaN层、p-GaN层的厚度分别为600~900 nm、150~200 nm、100~150 nm;
所述NiO层的厚度为30~50 nm。
2.根据权利要求1所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器,其特征在于:缓冲层中,AlN层、AlGaN层和GaN层的厚度分别为300~400 nm、300~400 nm、3~4 μm。
3.根据权利要求1所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器,其特征在于:所述衬底为Si衬底;
n-GaN层上的金属层电极为Ni/Au金属层,Ni金属层的厚度为100~110 nm,Au金属层的厚度为100~110 nm;Ni设置在n-GaN层上;
p-GaN层上的金属层电极为Ni/Au金属层,Ni金属层的厚度为100~110 nm,Au金属层的厚度为100~110 nm;Ni设置在p-GaN层上。
4.根据权利要求1所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器,其特征在于:所述n-GaN层上表面部分被InGaN层覆盖,另一部分为裸露部分是指InGaN层在n-GaN层上形成台阶状的水平台面;n-GaN层上的台面设有电极层;
p-GaN层上表面部分被NiO层覆盖,另一部分为裸露部分是指NiO层在p-GaN层上形成台阶状的水平台面;p-GaN层上的台面设有电极层。
5.根据权利要求1~4任一项所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)采用MOCVD方法在衬底上生长缓冲层,再在缓冲层上生长GaN层;
(2)通过电化学刻蚀的方法将GaN层刻蚀成多孔GaN层,并在多孔GaN层上采用MOCVD方法依次生长n-GaN层、InGaN层、p-GaN层;
(3)在p-GaN层上进行第一光刻,显影后,通过采用ICP刻蚀的方式刻蚀掉部分p-GaN层和InGaN层,将n-GaN暴露出来形成台面,并在n-GaN上蒸镀电极层;去除第一次光刻后的光刻胶,再进行第二次光刻显影,p-GaN层上得到沉积电极的区域;然后在p-GaN层上蒸镀制备电极;
(4)去除第二次光刻的光刻胶,在p-GaN层上光刻,获得沉积NiO层的区域;在沉积NiO层的区域蒸镀Ni,退火,将Ni氧化成NiO得到NiO层。
6.根据权利要求5所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的制备方法,其特征在于:所述采用MOCVD方法在衬底上生长缓冲层是指采用MOCVD方法在衬底上生长缓冲层从下到上依次外延生长AlN层、AlGaN层和GaN层,生长AlN层、AlGaN层和GaN层的温度分别为1200~1300℃、1200~1300℃和1100~1250℃;
在缓冲层上生长GaN层是指采用MOCVD方法在缓冲层上生长GaN层,生长GaN层的温度为1100~1250℃。
7.根据权利要求5所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的制备方法,其特征在于:所述电化学刻蚀的溶液为体积浓度为49%的HF酸与无水乙醇的混合溶液,体积比为1:1;电化学刻蚀的条件:紫外灯的功率为150W,电压在10~20 V下,刻蚀20~30 min;
在多孔GaN层上采用MOCVD方法依次生长n-GaN层、InGaN层、p-GaN层,生长n-GaN层、InGaN层和n-GaN层的温度分别为1100~1250℃、650~850℃和1100~1250℃。
8.根据权利要求5所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器的制备方法,其特征在于:在n-GaN上蒸镀电极层时,电极的蒸镀速率为0.20~0.25 nm/min;
在p-GaN层上蒸镀制备电极时,电极的蒸镀速率为0.20~0.25 nm/min;
蒸镀Ni时,Ni层的蒸镀速率为0.20~0.25 nm/min;退火的条件:在550~650℃下退火1~2h。
9.根据权利要求1~4任一项所述NiO/多孔GaN谐振腔InGaN蓝光探测器在蓝光探测中的应用。
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