CN114657512B - 掺杂的氧化镓紫外探测材料及制备方法、光电探测器 - Google Patents
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Abstract
本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种掺杂的氧化镓紫外探测材料及其制备方法，以及一种光电探测器。其中，掺杂的Ga2O3紫外探测材料的制备方法，包括步骤：将所述靶材和衬底分别固定在沉积腔室内；所述靶材中掺杂有铟元素、锡元素中的至少一种；将所述沉积腔室内的压强调节至真空环境后，对所述衬底进行升温处理，调节所述沉积腔室内的氧压为1～20Pa；去除所述靶材表面的氧化层后，在所述衬底表面进行气相沉积，冷却得到掺杂的Ga2O3紫外探测材料。本申请方法通过对氧压调控及元素掺杂，使制得的材料同时具有较宽的光学吸收截止边、较好的导电性能、较高的载流子浓度，可有效提高光电探测器的光电转化效率。
Description
技术领域
本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种掺杂的氧化镓紫外探测材料及其制备方法，以及一种光电探测器。
背景技术
氧化镓(Ga2O3)是一种n型宽禁带氧化物半导体材料，其禁带宽度高达5.3eV。该类材料具有优异的热稳定性、化学稳定性以及较高的击穿电压，且在可见光区域高度透明，对紫外光极其敏感，是一种理想的日盲紫外探测的光敏材料。在Ga2O3光电探测研究中，主要是应用各种合成方法制备出Ga2O3薄膜材料，进而制备出各种类型的紫外探测器件来研究不同结晶态以及合成工艺对器件响应度及光暗电流等性能指标的影响。但是，Ga2O3薄膜仍具有一些缺点，例如：Ga2O3薄膜的光学吸收截止边最大只对应于250nm，并未覆盖整个日盲紫外波段；并且Ga2O3薄膜由于其相对较高的禁带宽度，导致其薄膜导电性并不是很良好。
虽然，通过对Ga2O3进行掺杂可提高Ga2O3薄膜的电导率，但是，当金属元素掺入过多的时候，Ga2O3结晶态薄膜会出现晶相分离，同时会导致Ga2O3薄膜电导率急剧提升，使得紫外探测器件无法表现出全波段日盲探测性能。从而结晶态的掺杂的Ga2O3薄膜制备而成的紫外光电探测器无法探测整个日盲波段。
发明内容
本申请的目的在于提供一种掺杂的氧化镓紫外探测材料及其制备方法，以及一种光电探测器，旨在一定程度上解决掺杂的Ga2O3紫外探测材料会出现晶相分离，难以探测整个日盲紫外波段问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种掺杂的Ga2O3紫外探测材料的制备方法，包括以下步骤：
获取掺杂的氧化镓靶材和表面清洁的衬底，将所述靶材和衬底分别固定在沉积腔室内；所述靶材中掺杂有铟元素、锡元素中的至少一种；
将所述沉积腔室内的压强调节至真空环境后，对所述衬底进行升温处理，调节所述沉积腔室内的氧压为1～20Pa；
去除所述靶材表面的氧化层后，在所述衬底表面进行气相沉积，冷却得到掺杂的Ga2O3紫外探测材料。
第二方面，本申请提供一种上述方法制备的掺杂的Ga2O3紫外探测材料，该掺杂的Ga2O3紫外探测材料的晶格中掺杂有铟元素、锡元素中的至少一种。
第三方面，本申请提供一种光电探测器，所述光电探测器包括功能层和电极，其功能层包含有上述方法制备的掺杂的Ga2O3紫外探测材料，或者上述的掺杂的Ga2O3紫外探测材料。
本申请第一方面提供的掺杂的Ga2O3紫外探测材料的制备方法，一方面，以掺杂有铟元素、锡元素中的至少一种元素的掺杂的氧化镓作为靶材，能够制备掺杂铟或锡元素的Ga2O3紫外探测材料，可调节Ga2O3的带隙宽度，有利于实现全波段日盲紫外探测。同时可提高材料的电导率，提高载流子浓度，从而提高材料的光电转化效率。另一方面，通过对沉积腔室内氧压进行严格调控，改变材料的结晶质量，实现对材料带隙、导电性能以及探测范围的调控，提高材料的紫外探测性能，若氧压过大，即通入的氧气，则会使得被溅射的镓、铟或锡等原子与氧气分子的碰撞几率增加，导致到达衬底表面的原子迁移能过低，从而影响结晶质量以及薄膜厚度。由于氧气也作为反应粒子，起到参与薄膜生长的作用，若氧压过低，也会影响材料的结晶质量，并影响镓、铟或锡等原子与氧原子的结合，从而影响材料结晶质量以及元素掺杂含量。
本申请第二方面提供的掺杂的Ga2O3紫外探测材料，由上述方法制得，一方面，通过调节氧压改变材料的结晶质量。另一方面，掺杂的Ga2O3紫外探测材料的晶格中掺杂有铟元素、锡元素中的至少一种元素，不但可以拓宽Ga2O3材料的光学吸收截止边，尤其是在Ga2O3中掺入In，可调节Ga2O3带隙使光学吸收截止边达到280nm甚至以上，有利于实现全波段日盲紫外探测；而且可以提高Ga2O3材料的导电性能，增加Ga2O3材料中的载流子浓度，从而提高材料的光电转化效率。
本申请第三方面提供的光电探测器包括功能层和电极，其功能层包含有上述掺杂的Ga2O3紫外探测材料，该掺杂的Ga2O3紫外探测材料同时具有较宽的光学吸收截止边、较好的导电性能、较高的载流子浓度，可有效提高光电探测器的光电转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1～5是本申请实施例1～5提供的(InGa)2O3薄膜的SEM图；
图6是本申请实施例1～5提供的(InGa)2O3薄膜的XRD图；
图7是本申请实施例1～5提供的(InGa)2O3薄膜的EDS图；
图8是本申请实施例1～5提供的(InGa)2O3薄膜的氧压与厚度关系图；
图9是本申请实施例1～5提供的(InGa)2O3薄膜的光学透过率图；
图10是本申请实施例1～5提供的(InGa)2O3薄膜的带隙拟合图；
图11是本申请实施例1～5提供的(InGa)2O3薄膜的氧压与带隙关系图；
图12是本申请实施例1～5提供的(InGa)2O3薄膜的光电探测器的响应度测试图；
图13是本申请实施例1～5提供的(InGa)2O3薄膜的氧压与响应峰位置的关系图；
图14是本申请实施例1～5提供的(InGa)2O3紫光光电探测器的光暗电流测试图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种掺杂的Ga2O3紫外探测材料的制备方法，包括以下步骤：
S10.获取掺杂的氧化镓靶材和表面清洁的衬底，将靶材和衬底分别固定在沉积腔室内；靶材中掺杂有铟元素、锡元素中的至少一种；
S20.将沉积腔室内的压强调节至真空环境后，对衬底进行升温处理，调节沉积腔室内的氧压为1～20Pa；
S30.去除靶材表面的氧化层后，在衬底表面进行气相沉积，冷却得到掺杂的Ga2O3紫外探测材料。
本申请实施例第一方面提供的掺杂的Ga2O3紫外探测材料的制备方法，一方面，以掺杂有铟元素、锡元素中的至少一种元素的掺杂的氧化镓作为靶材，能够制备掺杂铟或锡元素的Ga2O3紫外探测材料，其中，In元素与Ga元素同族，In与O结合形成的In2O3禁带宽度为3.5eV，因而在Ga2O3中掺入In，可调节Ga2O3带隙使光学吸收截止边达到280nm甚至以上，有利于实现全波段日盲紫外探测。同时In2O3的电子迁移率为(270cm2 v-1·s-1)大于Ga2O3的电子迁移率(0.44cm2 v-1·s-1)，在In掺杂后，可提高材料电导率。另外，锡元素的掺杂也可以拓宽Ga2O3材料的光学吸收截止边，并且锡元素为4价元素，Ga为三价元素，Ga2O3中Ga与O之间成键有三个化合键，锡原子进入Ga2O3晶格中与O成键后，会多出一个化学键，该多出来的化学键会引入一些n型施主缺陷，起到提供电子的作用，从而相应增加Ga2O3材料中的载流子浓度，从而提高材料的光电转化效率。另一方面，由于氧气含量对于薄膜材料外延生长过程中的生长形貌以及结晶质量有着明显的调制作用，氧气分子会与靶材表面被轰击出来的原子发生碰撞，从而影响原子到达衬底表面上的迁移能，影响材料的结晶质量。并且，靶材溅射出的原子在富氧条件下更易与氧原子结合。因此本申请实施例通过对沉积腔室内氧压进行严格调控，改变材料的结晶质量，实现对材料带隙、导电性能以及探测范围的调控，提高材料的紫外探测性能。若氧压过大，即通入的氧气，则会使得被溅射的镓、铟或锡等原子与氧气分子的碰撞几率增加，导致到达衬底表面的原子迁移能过低，从而影响结晶质量以及薄膜厚度。由于氧气也作为反应粒子，起到参与薄膜生长的作用，若氧压过低，也会影响材料的结晶质量，并影响镓、铟或锡等原子与氧原子的结合，从而影响材料结晶质量以及元素掺杂含量。
在一些实施例中，上述步骤S10中，掺杂的氧化镓靶材中，掺杂有铟元素、锡元素中的至少一种。在一些具体实施例中，通过将氧化镓与氧化铟、氧化锡等粉末混合均匀后，烧结制成掺杂的氧化镓靶材，在气相沉积过程中同时提供镓元素和掺杂元素，制成掺杂铟元素、锡元素的Ga2O3紫外探测材料。
在一些实施例中，靶材中掺杂铟元素，In元素与Ga元素同族，In与O结合形成的In2O3禁带宽度为3.5eV，因而在Ga2O3中掺入In，可调节Ga2O3带隙使光学吸收截止边达到280nm甚至以上，有利于实现全波段日盲紫外探测。同时In2O3的电子迁移率为(270cm2 v-1·s-1)大于Ga2O3的电子迁移率(0.44cm2v-1·s-1)，在In掺杂后，可提高材料电导率。
在一些实施例中，靶材中铟元素与镓元素的摩尔比1：(3～5)。当In含量掺入过少时，响应峰位以及带隙移动并不明显，而当掺In含量过高时，薄膜导电性过于良好，不适于用作光电探测，所以综合带隙调节以及光电探测性能的考虑。因此，靶材中铟元素与镓元素的摩尔比1：(3～5)，有利于使制得的掺杂的Ga2O3紫外探测材料中有合适的In掺杂量。在一些具体实施例中，靶材中铟元素与镓元素的摩尔比包括但不限于1：3、1:4、1:5，进一步优选靶材中铟元素与镓元素的摩尔比为1:4。
在一些实施例中，对衬底表面进行清洗和去氧化层处理后，得到表面清洁的衬底。在一些实施例中，衬底选自单抛c-Al2O3(0001)衬底、a-Al2O3衬底、m-Al2O3衬底、Si衬底、GaN衬底中的至少一种，这些衬底均能为掺杂的Ga2O3紫外探测材料的生长提供沉积基底，有利于掺杂的Ga2O3紫外探测材料生长成结晶薄膜。在一些具体实施例中，衬底选自单抛c-Al2O3(0001)衬底，单抛c-Al2O3(0001)衬底生产成本低，与Ga2O3晶格匹配相比较好，非常利于Ga2O3中最稳定的β相Ga2O3薄膜生长。
在一些实施例中，将靶材和衬底分别固定在沉积腔室内，靶材与衬底之间的距离为50～80mm，当靶材与衬底之间距离太近时，薄膜生长均匀性会受影响；当距离太远时，薄膜生长速率会降低，靶材与衬底之间的距离为50～80mm综合考虑了薄膜均匀性以及生长速率。在一些具体实施例中，靶材与衬底之间的距离包括但不限于50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm等。
在一些实施例中，上述步骤S20中，将沉积腔室内的压强调节至真空环境后，再对衬底进行升温处理。在一些实施例中，将沉积腔室内的压强调节至1×10-4～6×10-4Pa真空环境后，再对衬底进行升温处理，然后通入氧气调节沉积腔室内的氧压为1～20Pa，有利于降低杂质对薄膜质量的影响，提升薄膜纯度，提高沉积均匀性。在一些具体实施例中，采用机械泵对沉积腔室抽真空，当腔内压强达到0.1Pa以下后，真空度下降速率明显降低，在开启分子泵，将腔内压强抽至6×10-4Pa左右。
在一些实施例中，对衬底进行升温处理的步骤包括：将衬底升温至600～800℃。衬底温度越高，提供给吸附在衬底表面原子的能量越高，材料结晶性越高；但当衬底温度过高时，薄膜材料表面原子容易发生脱附，同时容易使设备遭到损坏，因此优选的衬底温度为600～800℃，具体地，包括但不限于600℃、650℃、700℃、800℃等。
在一些实施例中，上述步骤S30中，去除靶材表面的氧化层的步骤包括：在激光能量300～400mJ，脉冲频率1～3Hz的条件下，对靶材烧蚀处理10～20分钟；去掉靶材表面的污染物及氧化层，以保证用以沉积的反应物的洁净与纯度，并确保激光烧蚀靶材激发出稳定均匀的紫色等离子羽辉；提高后续气相沉积的均匀性，提高薄膜表面平整度和均一性。
在一些实施例中，去除靶材表面的氧化层后，在衬底表面进行气相沉积60～100分钟，确保掺杂的Ga2O3紫外探测材料的沉积厚度，当沉积的薄膜厚度过薄时，则难以对紫外光进行充分的吸收，且容易受到与衬底之间的界面效应影响；在已经保证厚度足够吸收紫外光时，薄膜生长过厚，则会对材料造成浪费。在衬底表面气相沉积60～100分钟，既确保了掺杂的Ga2O3紫外探测材料的沉积厚度，也避免了沉积过厚造成的浪费。
在一些具体实施例中，制备(InGa)2O3紫外探测材料的步骤包括：
S11.将Ga2O3与氧化铟粉末混合均匀后，烧结制成掺杂In的Ga2O3靶材，将靶材和衬底分别固定在沉积腔室内；
S21.将沉积腔室内的压强调节至1×10-4～6×10-4Pa真空环境后，对衬底进行升温处理600～700℃，调节沉积腔室内的氧压为1～20Pa；
S31.在激光能量300～400mJ，脉冲频率1～3Hz的条件下，对靶材烧蚀处理10～20分钟；去掉靶材表面的污染物及氧化层，以保证用以沉积的反应物的洁净与纯度，并确保激光烧蚀靶材激发出稳定均匀的紫色等离子羽辉，在衬底表面进行气相沉积60～100分钟，冷却得到(InGa)2O3紫外探测材料。
本申请实施例第二方面提供一种上述方法制备的掺杂的Ga2O3紫外探测材料，该掺杂的Ga2O3紫外探测材料的晶格中掺杂有铟元素、锡元素中的至少一种。
本申请实施例第二方面提供的掺杂的Ga2O3紫外探测材料，由上述方法制得，通过对沉积腔室内氧压的严格调控，改变材料的结晶质量，实现对材料带隙、导电性能以及探测范围的调控。并且，掺杂的Ga2O3紫外探测材料的晶格中掺杂有铟元素、锡元素中的至少一种元素，不但可以拓宽Ga2O3材料的光学吸收截止边，尤其是在Ga2O3中掺入In，可调节Ga2O3带隙使光学吸收截止边达到280nm甚至以上，有利于实现全波段日盲紫外探测；而且可以提高Ga2O3材料的导电性能，增加Ga2O3材料中的载流子浓度，从而提高材料的光电转化效率。
在一些实施例中，掺杂的Ga2O3紫外探测材料为(InGa)2O3紫外探测材料，其中In元素的掺杂含量为14～17％。In元素与Ga元素同族，In与O结合形成的In2O3禁带宽度为3.5eV，因而在Ga2O3中掺入In，可调节Ga2O3带隙使光学吸收截止边达到280nm甚至以上，有利于实现全波段日盲紫外探测。同时In2O3的电子迁移率为(270cm2 v-1·s-1)大于Ga2O3的电子迁移率(0.44cm2v-1·s-1)，在In掺杂后，可提高材料电导率。当In含量掺入过少时，响应峰位以及带隙移动并不明显，而当掺In含量过高时，薄膜导电性过于良好，不适于用作光电探测，所以综合带隙调节以及光电探测性能的考虑。因此，In元素的掺杂含量为14～17％时，(InGa)2O3紫外探测材料有最佳的光电性能。
本申请实施例第三方面提供一种光电探测器，光电探测器包括功能层和电极，功能层包含有上述方法制备的掺杂的Ga2O3紫外探测材料，或者上述的掺杂的Ga2O3紫外探测材料。
本申请实施例第三方面提供的光电探测器包括功能层和电极，其功能层包含有上述掺杂的Ga2O3紫外探测材料，该掺杂的Ga2O3紫外探测材料同时具有较宽的光学吸收宽度、较好的导电性能、较高的载流子浓度，可有效提高光电探测器的光电转化效率。
在一些实施例中，功能层的厚度为200～400nm；该厚度充分确保了光电器件对紫外光的吸收效果，当功能层的厚度过薄时，则难以对紫外光进行充分的吸收，且容易受到与衬底之间的界面效应影响。在一些具体实施例中，功能层的厚度包括但不限于200～300nm、300～400nm等。
在一些实施例中，电极的厚度为50～100nm，若电极厚度过薄，则进行电学性能测试会容易损坏
在一些实施例中，电极选自Au、Ag、Al、Ti/Au合金、In/Ag合金、Ti/Ag合金、In/Au合金中的至少一种。
为使本申请上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例掺杂的Ga2O3紫外探测材料及其制备方法，以及一种光电探测器的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
一种(InGa)2O3薄膜，其制备包括步骤：
①采用传统方法对单抛c-Al2O3(0001)衬底表面进行清洗和去氧化层处理，得到表面清洁的材料生长基底，并放置在真空沉积腔体中并固定；
②将预先压制的掺In的Ga2O3陶瓷靶材(Ga：In摩尔比＝4：1)纯度>99.99％固定在真空腔体中，调整靶材与衬底之间的距离为60mm后封闭真空腔门；
③打开机械泵对真空腔抽真空，当腔内压强达到0.1Pa以下后开启分子泵，将腔内压强抽至6×10-4Pa；
④打开加热源对衬底进行升温，直至衬底温度达到650℃并保持；
⑤关闭分子泵，打开通气阀门，向真空腔内通入氧气气体，调节氧压为1Pa；
⑥在步骤⑤的沉积条件下，利用挡板挡住衬底，打开KrF准分子激光器(激光能量300mJ，脉冲频率2Hz)对靶材进行烧蚀和融化15min来去掉靶材表面的污染物及氧化层，以保证用以沉积的反应物的洁净与纯度，并确保激光烧蚀衬底激发出稳定均匀的紫色等离子羽辉；
⑦打开衬底挡板，开始在c-Al2O3(0001)衬底表面进行沉积，沉积时间为60min；沉积结束后，关闭激光器和沉积系统设备，待腔内温度自然降温至100℃以下时取出样品，得到(InGa)2O3薄膜。
一种(InGa)2O3紫光光电探测器件，其制备包括步骤：
将(InGa)2O3薄膜放入热蒸发真空镀膜机，选择使用Au金属进行蒸发，当电极厚度达到80nm时，停止蒸镀，形成叉指电极，完全冷却后取出样品，得到(InGa)2O3紫光光电探测。
实施例2
一种(InGa)2O3薄膜，其制备包括步骤：
①采用传统方法对单抛c-Al2O3(0001)衬底表面进行清洗和去氧化层处理，得到表面清洁的材料生长基底，并放置在真空沉积腔体中并固定；
②将预先压制的掺In的Ga2O3陶瓷靶材(Ga：In摩尔比＝4：1)纯度>99.99％固定在真空腔体中，调整靶材与衬底之间的距离为60mm后封闭真空腔门；
③打开机械泵对真空腔抽真空，当腔内压强达到0.1Pa以下后开启分子泵，将腔内压强抽至6×10-4Pa；
④打开加热源对衬底进行升温，直至衬底温度达到650℃并保持；
⑤关闭分子泵，打开通气阀门，向真空腔内通入氧气气体，调节氧压为2Pa；
⑥在步骤⑤的沉积条件下，利用挡板挡住衬底，打开KrF准分子激光器(激光能量300mJ，脉冲频率2Hz)对靶材进行烧蚀和融化15min来去掉靶材表面的污染物及氧化层，以保证用以沉积的反应物的洁净与纯度，并确保激光烧蚀衬底激发出稳定均匀的紫色等离子羽辉；
⑦打开衬底挡板，开始在c-Al2O3(0001)衬底表面进行沉积，沉积时间为60min；沉积结束后，关闭激光器和沉积系统设备，待腔内温度自然降温至100℃以下时取出样品，得到(InGa)2O3薄膜。
一种(InGa)2O3紫光光电探测器件，其制备包括步骤：
将(InGa)2O3薄膜放入热蒸发真空镀膜机，选择使用Au金属进行蒸发，当电极厚度达到80nm时，停止蒸镀，形成叉指电极，完全冷却后取出样品，得到(InGa)2O3紫光光电探测。
实施例3
一种(InGa)2O3薄膜，其制备包括步骤：
①采用传统方法对单抛c-Al2O3(0001)衬底表面进行清洗和去氧化层处理，得到表面清洁的材料生长基底，并放置在真空沉积腔体中并固定；
②将预先压制的掺In的Ga2O3陶瓷靶材(Ga：In摩尔比＝4：1)纯度>99.99％固定在真空腔体中，调整靶材与衬底之间的距离为60mm后封闭真空腔门；
③打开机械泵对真空腔抽真空，当腔内压强达到0.1Pa以下后开启分子泵，将腔内压强抽至6×10-4Pa；
④打开加热源对衬底进行升温，直至衬底温度达到650℃并保持；
⑤关闭分子泵，打开通气阀门，向真空腔内通入氧气气体，调节氧压为5Pa；
⑥在步骤⑤的沉积条件下，利用挡板挡住衬底，打开KrF准分子激光器(激光能量300mJ，脉冲频率2Hz)对靶材进行烧蚀和融化15min来去掉靶材表面的污染物及氧化层，以保证用以沉积的反应物的洁净与纯度，并确保激光烧蚀衬底激发出稳定均匀的紫色等离子羽辉；
⑦打开衬底挡板，开始在c-Al2O3(0001)衬底表面进行沉积，沉积时间为60min；沉积结束后，关闭激光器和沉积系统设备，待腔内温度自然降温至100℃以下时取出样品，得到(InGa)2O3薄膜。
一种(InGa)2O3紫光光电探测器件，其制备包括步骤：
将(InGa)2O3薄膜放入热蒸发真空镀膜机，选择使用Au金属进行蒸发，当电极厚度达到80nm时，停止蒸镀，形成叉指电极，完全冷却后取出样品，得到(InGa)2O3紫光光电探测。
实施例4
一种(InGa)2O3薄膜，其制备包括步骤：
①采用传统方法对单抛c-Al2O3(0001)衬底表面进行清洗和去氧化层处理，得到表面清洁的材料生长基底，并放置在真空沉积腔体中并固定；
②将预先压制的掺In的Ga2O3陶瓷靶材(Ga：In摩尔比＝4：1)纯度>99.99％固定在真空腔体中，调整靶材与衬底之间的距离为60mm后封闭真空腔门；
③打开机械泵对真空腔抽真空，当腔内压强达到0.1Pa以下后开启分子泵，将腔内压强抽至6×10-4Pa；
④打开加热源对衬底进行升温，直至衬底温度达到650℃并保持；
⑤关闭分子泵，打开通气阀门，向真空腔内通入氧气气体，调节氧压为10Pa；
⑥在步骤⑤的沉积条件下，利用挡板挡住衬底，打开KrF准分子激光器(激光能量300mJ，脉冲频率2Hz)对靶材进行烧蚀和融化15min来去掉靶材表面的污染物及氧化层，以保证用以沉积的反应物的洁净与纯度，并确保激光烧蚀衬底激发出稳定均匀的紫色等离子羽辉；
⑦打开衬底挡板，开始在c-Al2O3(0001)衬底表面进行沉积，沉积时间为60min；沉积结束后，关闭激光器和沉积系统设备，待腔内温度自然降温至100℃以下时取出样品，得到(InGa)2O3薄膜。
一种(InGa)2O3紫光光电探测器件，其制备包括步骤：
将(InGa)2O3薄膜放入热蒸发真空镀膜机，选择使用Au金属进行蒸发，当电极厚度达到80nm时，停止蒸镀，形成叉指电极，完全冷却后取出样品，得到(InGa)2O3紫光光电探测。
实施例5
一种(InGa)2O3薄膜，其制备包括步骤：
①采用传统方法对单抛c-Al2O3(0001)衬底表面进行清洗和去氧化层处理，得到表面清洁的材料生长基底，并放置在真空沉积腔体中并固定；
②将预先压制的掺In的Ga2O3陶瓷靶材(Ga：In摩尔比＝4：1)纯度>99.99％固定在真空腔体中，调整靶材与衬底之间的距离为60mm后封闭真空腔门；
③打开机械泵对真空腔抽真空，当腔内压强达到0.1Pa以下后开启分子泵，将腔内压强抽至6×10-4Pa；
④打开加热源对衬底进行升温，直至衬底温度达到650℃并保持；
⑤关闭分子泵，打开通气阀门，向真空腔内通入氧气气体，调节氧压为20Pa；
⑥在步骤⑤的沉积条件下，利用挡板挡住衬底，打开KrF准分子激光器(激光能量300mJ，脉冲频率2Hz)对靶材进行烧蚀和融化15min来去掉靶材表面的污染物及氧化层，以保证用以沉积的反应物的洁净与纯度，并确保激光烧蚀衬底激发出稳定均匀的紫色等离子羽辉；
⑦打开衬底挡板，开始在c-Al2O3(0001)衬底表面进行沉积，沉积时间为60min；沉积结束后，关闭激光器和沉积系统设备，待腔内温度自然降温至100℃以下时取出样品，得到(InGa)2O3薄膜。
一种(InGa)2O3紫光光电探测器，其制备包括步骤：
将(InGa)2O3薄膜放入热蒸发真空镀膜机，选择使用Au金属进行蒸发，当电极厚度达到80nm时，停止蒸镀，形成叉指电极，完全冷却后取出样品，得到(InGa)2O3紫光光电探测。
进一步的，为了验证本申请实施例的进步性，对实施例1～5制备的(InGa)2O3薄膜和光电探测器进行如下性能测试：
1、对实施例1～5制备的(InGa)2O3薄膜通过扫描电镜观测其表面形貌，实施例1～5的SEM图分别如附图1～5所示，其中，附图1为实施例1的SEM图，附图1为实施例2的SEM图，附图3为实施例3的SEM图，附图4为实施例4的SEM图，附图5为实施例5的SEM图。
2、对实施例1～5制备的(InGa)2O3薄膜进行X射线衍射分析，XRD图如附图6所示，横坐标为衍射角，纵坐标为强度。
通过附图1～5的SEM测试图可知，本申请实施例1～5制备的(InGa)2O3薄膜结晶成膜并具有一定的取向性。另外，但当氧压达到2Pa时，结合图6的XRD图分析可知，由于氧气分子的增加，到达薄膜表面的原子迁移能降低，无法结晶成膜，由结晶态转为非晶态。
3、对实施例1～5制备的(InGa)2O3薄膜进行EDS分析，测试结果如附图7所示，横坐标为氧压，纵坐标为In含量，从附图7可以观察到薄膜In含量随着氧压增加时呈现先增大后减小的趋势。
4、对实施例1～5制备的(InGa)2O3薄膜进行厚度测试，测试结果如附图8所示，横坐标为氧压，纵坐标为厚度，从附图8可知薄膜厚度随氧压增大呈现单调减小的趋势。
5、对实施例1～5制备的(InGa)2O3薄膜进行光学透过测试，测试结果如附图9所示，横坐标为波长，纵坐标为透过率，从附图9可知本申请实施例制备的(InGa)2O3薄膜光学透过均良好，在可见光透过区域可见光透过率均超过80％；
6、对实施例1～5制备的(InGa)2O3薄膜进行带隙拟合，测试结果如附图10～11所示，其中，附图10为带隙拟合图，横坐标为光子能量，纵坐标为拟合参数；附图11为氧压与带隙关系图，横坐标为氧压，纵坐标为带隙，从附图11可观察到薄膜带隙随着In含量的变化有着相应的变化。
7、对实施例1～5制备的(InGa)2O3紫光光电探测器进行响应度测试，测试结果分别如附图12～13所示，其中，附图12(a)为实施例1的响应图，附图12(b)为实施例2的响应图，附图12(c)为实施例3的响应图，附图12(d)为实施例4的响应图，附图12(e)为实施例5的响应图，其中，横坐标为波长，纵坐标为响应值。由附图12测试结果可知，低氧压下制备出来的薄膜探测器件在日盲紫外波段响应度可达527A/W，高氧压下制备出来的薄膜探测器件响应度则可达41.45A/W。虽然响应度有所降低，但是从附图13氧压与响应峰位置的关系图(横坐标为氧压，纵坐标为峰位置)可知，响应峰位最高峰位则移动到了300nm波段附近，成功实现了整个日盲紫外波段范围的全谱探测。
8、将实施例1～5制备的(InGa)2O3紫光光电探测器进行光暗电流测试，测试结果如图14所示，横坐标为电压，左纵坐标为电流，右纵坐标为明暗强度；其中，附图14(a)为实施例1的光暗电流测试图，附图14(b)为实施例2的光暗电流测试图，附图14(c)为实施例3的光暗电流测试图，附图14(d)为实施例4的光暗电流测试图，附图14(e)为实施例5的光暗电流测试图。从附图可以观察到，低氧压下制备出来的薄膜探测器件光暗电流比并不高，而高氧压下制备出来的薄膜探测器件光暗电流比最高可达217，说明该器件具有非常优异的日盲紫外光电探测性能，在高氧压下制备出来的非晶态的(InGa)2O3薄膜材料在兼具全日盲波段的探测范围能力的同时，拥有不错的探测性能。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种掺杂的Ga2O3紫外探测材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取掺杂的氧化镓靶材和表面清洁的衬底，将所述靶材和衬底分别固定在沉积腔室内；所述靶材中掺杂有铟元素；所述靶材中铟元素与镓元素的摩尔比1：（3~5）；
将所述沉积腔室内的压强调节至真空环境后，对所述衬底进行升温处理，调节所述沉积腔室内的氧压为1~20Pa；
去除所述靶材表面的氧化层后，在所述衬底表面进行气相沉积，冷却得到非晶态的掺杂的Ga2O3紫外探测材料；所述掺杂的Ga2O3紫外探测材料实现全波段日盲紫外探测；所述掺杂的Ga2O3紫外探测材料为(InGa)2O3薄膜材料，其中In元素的掺杂含量为14~17%。
2.如权利要求1所述的掺杂的Ga2O3紫外探测材料的制备方法，其特征在于，在所述沉积腔室内，所述靶材与所述衬底之间的距离为50~80mm；
和/或，所述真空环境的压强为1×10-4 ~6×10-4 Pa；
和/或，对所述衬底进行升温处理的步骤包括：将所述衬底升温至600~800℃；
和/或，去除所述靶材表面的氧化层的步骤包括：在激光能量300~400 mJ，脉冲频率1~3Hz的条件下，对所述靶材烧蚀处理10~20分钟；
和/或，所述气相沉积的时间为60~100分钟。
3. 如权利要求1所述的掺杂的Ga2O3紫外探测材料的制备方法，其特征在于，所述衬底选自单抛c-Al2O3（0001）衬底、a- Al2O3衬底、m- Al2O3衬底、Si衬底、GaN衬底中的至少一种。
4.如权利要求3所述的掺杂的Ga2O3紫外探测材料的制备方法，其特征在于，所述衬底选自单抛c-Al2O3（0001）衬底。
5.一种如权利要求1~4任一项所述方法制备的掺杂的Ga2O3紫外探测材料，其特征在于，在所述掺杂的Ga2O3紫外探测材料的晶格中掺杂有铟元素。
6.一种光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括功能层和电极，所述功能层包含有如权利要求1~4任一项所述方法制备的掺杂的Ga2O3紫外探测材料，或者如权利要求5所述的掺杂的Ga2O3紫外探测材料。
7.如权利要求6所述的光电探测器，其特征在于，所述电极选自Au、Ag、Al、Ti/Au合金、In/Ag合金、Ti/Ag合金、In/Au合金中的至少一种；
和/或，所述功能层的厚度为200~400nm；
和/或，所述电极的厚度为50~100nm。
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| CN108963027A (zh) * | 2017-05-19 | 2018-12-07 | 中国科学院物理研究所 | 一种非晶Ga2O3日盲紫外探测器及其制备方法和应用 |
| CN109037374A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-18 | 西安理工大学 | 基于NiO/Ga2O3的紫外光电二极管及其制备方法 |
| CN109082631A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-25 | 华南师范大学 | 一种Ga2O3基透明导电薄膜及其制备方法 |
| CN109301022A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-02-01 | 西安电子科技大学 | 基于(InxGa1-x)2O3的双波段紫外光电器件及其制备方法 |
| CN110676352A (zh) * | 2019-09-22 | 2020-01-10 | 太原理工大学 | 一种Sn掺杂β-Ga2O3膜及其日盲紫外探测器的制备方法 |
| CN111584658A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-08-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种Ga2O3紫外探测器及其制备方法 |
| CN111864005A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-10-30 | 张香丽 | 氧化镓基pn结光电探测器、远程电晕监测系统及制作方法 |
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Patent Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| CN108963027A (zh) * | 2017-05-19 | 2018-12-07 | 中国科学院物理研究所 | 一种非晶Ga2O3日盲紫外探测器及其制备方法和应用 |
| CN109082631A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-25 | 华南师范大学 | 一种Ga2O3基透明导电薄膜及其制备方法 |
| CN109301022A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-02-01 | 西安电子科技大学 | 基于(InxGa1-x)2O3的双波段紫外光电器件及其制备方法 |
| CN109037374A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-18 | 西安理工大学 | 基于NiO/Ga2O3的紫外光电二极管及其制备方法 |
| CN110676352A (zh) * | 2019-09-22 | 2020-01-10 | 太原理工大学 | 一种Sn掺杂β-Ga2O3膜及其日盲紫外探测器的制备方法 |
| CN111864005A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-10-30 | 张香丽 | 氧化镓基pn结光电探测器、远程电晕监测系统及制作方法 |
| CN111584658A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-08-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种Ga2O3紫外探测器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Masahiro Orita等."Preparation of highly conductive, deep ultraviolet transparent β-Ga2O3 thin film at low deposition temperatures".《Thin Solid Films》.2002,第411卷(第1期),第134-139页. * |
| Y M Lu等."Preparation of Ga2O3 thin film solar-blind photodetectors based on mixed-phase structure by pulsed laser deposition".《Chinese Physics B》.2019,第28卷(第1期),第018504-1至018504-7页. * |
| 侯爽 等."Sn 掺杂对Ga2O3 基日盲紫外探测器性能的影响研究".《光电工程》.2019,第46卷(第10期),第190011-1至190011-7页. * |
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|---|---|
| CN114657512A (zh) | 2022-06-24 |
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