CN115036380A - 一种pin结构的日盲型紫外探测器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种pin结构的日盲型紫外探测器及其制备方法，包括：衬底、n型氧化镓层、n型欧姆电极、i型氧化镓层、p‑AlGaN/h‑BN超晶格层、p型氮化镓层和p型欧姆电极；n型氧化镓层位于衬底上；i型氧化镓层和n型欧姆电极均位于n型氧化镓层上，i型氧化镓层和n型欧姆电极之间间隔设置；p‑AlGaN/h‑BN超晶格层位于i型氧化镓层上，p型氮化镓层位于p‑AlGaN/h‑BN超晶格层上；p型欧姆电极位于p型氮化镓层上。本发明的P型超晶格层能够有效地提供空穴，高掺杂的p型GaN层可以与金属电极形成良好的欧姆接触，使得探测器的响应时间变短、量子效率以及光谱响应度提升。
Description
技术领域
本发明属于半导体光电子器件技术领域，具体涉及一种pin结构的日盲型紫外探测器及其制备方法。
背景技术
紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后发展起来的一项军民两用光电探测技术。在民用市场，紫外探测技术在许多领域都有着广泛应用，例如在荧光分析技术、生物化学技术、环境监测、公安刑侦、光信息高密度存储、火灾报警和伪钞鉴别以及医疗保健等领域。在军用领域，由于紫外辐射在大气中传播时具有强烈的散射性，使得紫外探测技术在军事上的应用倍受瞩目，发展很快。
Ga2O3是III-VI族氧化物半导体材料，并且具有较大的禁带宽度、较高的透明度、优秀的光学特性以及稳定的物理化学性质。Ga2O3的禁带宽度为4.5～4.9eV，对应波长恰好处于近紫外的“日盲区”，对波长小于280nm的辐射具有较为显著的吸收作用，而对其他波段的辐射基本透明，是用于制备日盲紫外探测器的理想材料。Ga2O3相对于传统的AlGaN和ZnMgO等常见的日盲紫外敏感材料，具有更大的禁带宽度，因此氧化镓基紫外探测器相较于传统的紫外探测器具有更优良的性质。p-i-n型探测器是目前最常用的器件，该器件具有低工作电压、低暗电流、高量子效率、响应速度快、制造技术和半导体的平面工艺可以融合的优势。
纯净的Ga2O3由于光学带隙短，在常温下往往表现为高阻态。本征氧化镓表现为n型半导体。它的最大电子迁移率为0.40cm2V-1S-1，比单晶样品的电子迁移率小约两个数量级。由于实际应用中薄膜的电子迁移率低，且由于氧空位的存在，非掺杂的Ga2O3薄膜电阻率较高且不稳定，因此常常通过提高掺杂浓度来提高氧化镓的的导电性能，目前通过掺杂Ta、Sn、Ge、Si等元素对氧化镓薄膜进行n型导电掺杂，提高其电学特性。然而，目前人们很难对其进行p型掺杂，由此导致探测器的响应时间变长、量子效率下降以及光谱响应度变差等。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种pin结构的日盲型紫外探测器及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明实施例的第一方面提供一种pin结构的日盲型紫外探测器，包括：衬底、n型氧化镓层、n型欧姆电极、i型氧化镓层、p-AlGaN/h-BN超晶格层、p型氮化镓层和p型欧姆电极；
所述n型氧化镓层位于所述衬底上；
所述i型氧化镓层和所述n型欧姆电极均位于所述n型氧化镓层上，所述i型氧化镓层和所述n型欧姆电极之间间隔设置；
所述p-AlGaN/h-BN超晶格层位于所述i型氧化镓层上，所述p-AlGaN/h-BN超晶格层的周期为2-20；
其中，一层p-AlGaN层位于一层h-BN层上且构成一个周期，所述p-AlGaN层为Mg掺杂，掺杂的浓度为6×1017-6×1018cm-3；每层所述h-BN层的厚度为2-15nm，每层所述p-AlGaN层的厚度为2-12nm；
所述p型氮化镓层位于所述p-AlGaN/h-BN超晶格层上；
所述p型欧姆电极位于所述p型氮化镓层上；
其中，所述p型氮化镓层采用厚度为20-200nm的Mg掺杂的氮化镓薄膜，掺杂的浓度为5×1017-5×1018cm-3。
在本发明的一个实施例中，所述衬底为厚度为100-150nm的氧化镓晶体。
在本发明的一个实施例中，所述n型氧化镓层采用掺杂浓度为1×1018-2×1018cm-3的Si掺杂的Ga2O3材料，厚度为300-400nm。
在本发明的一个实施例中，所述i型氧化镓层为厚度为852-990nm的未掺杂的i型氧化镓层。
本发明实施例的第二方面提供一种pin结构的日盲型紫外探测器的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、在衬底上利用MOCVD工艺生长n型氧化镓层；
步骤二、在n型氧化镓层上，利用MOCVD工艺生长i型氧化镓层；
步骤三、在i型氧化镓层上，利用MOCVD工艺生长一层h-BN层，在所述h-BN层上生长一层p-AlGaN层构成一个周期，每层所述h-BN层的厚度为2-15nm，每层所述p-AlGaN层的厚度为2-12nm，生长2-20周期形成p-AlGaN/h-BN超晶格层，其中，工艺条件为：
反应室温度为900-1100℃，反应室压力为150-300Torr，生长所述h-BN层时通入流量为2000-3000sccm的氮源和流量为2-3sccm的硼源；生长所述p-AlGaN层时通入流量为900-1500sccm的氮源、流量为0-38sccm的镓源、流量为200-600sccm的铝源和流量为600-1800sccm的镁源；
所述p-AlGaN层为Mg掺杂，掺杂的浓度为6×1017-6×1018cm-3；
步骤四、在所述p-AlGaN/h-BN超晶格层上利用MOCVD工艺生长厚度为20-200nm的Mg掺杂的掺杂的浓度为5×1017-5×1018cm-3的p型氮化镓层；
步骤五、采用感应耦合等离子体或者反应离子刻蚀从顶部所述p型氮化镓层刻蚀至n型氧化镓层，形成n型氧化镓台面；
步骤六、在n型氧化镓台面上光刻出n型欧姆电极的图形，使用镀膜机，蒸镀n型欧姆电极；
步骤七、在p型氮化镓层光刻出p型欧姆电极的图形，使用镀膜机，蒸镀p型欧姆电极，完成制备得到如权利要求1-4任一项所述的pin结构的日盲型紫外探测器。
在本发明的一个实施例中，所述衬底为厚度为100-150nm的氧化镓晶体，所述n型氧化镓层采用掺杂浓度为1×1018-2×1018cm-3的Si掺杂的Ga2O3材料，厚度为300-400nm；所述步骤一的工艺条件为：
反应室温度为700-850℃；
保持反应室压力为20-40Torr；
向反应室同时通入流量为10-15sccm的高纯氩气、流量为380-420sccm的高纯氧气、流量为800-1000sccm的高纯氮气、流量为0.08-0.20sccm的硅源和流量为260-280sccm的镓源。
在本发明的一个实施例中，所述i型氧化镓层为厚度为852-990nm的未掺杂的i型氧化镓层，所述步骤二的工艺条件为：
反应室温度为700-850℃；
保持反应室压力为20-40Torr；
向反应室同时通入流量为10-15sccm的高纯氩气、流量为380-420sccm的高纯氧气、流量为800-1000sccm的高纯氮气这三种气体和流量为260-280sccm的镓源。
在本发明的一个实施例中，所述步骤四的工艺条件为：
反应室温度为950-1100℃；
保持反应室压力为20-80Torr；
向反应室同时通入流量为2500-3000sccm的氨气、流量为150-180sccm的三甲基镓和流量为10-12sccm的镁源三种气体。
本发明的有益效果：
本发明的p型层由p-AlGaN/h-BN超晶格结构及p型GaN层组成。未掺杂的h-BN具有较高的p型本底掺杂，使得p型层材料可以较容易地实现较高的空穴浓度；同时，p型掺杂的超晶格结构降低了p型杂质的离化率，可以提高p型载流子浓度，使得p型层较易实现1×1018cm-3以上的空穴浓度，降低P型层材料的电阻率。
由于P型超晶格层能够有效地提供空穴，高掺杂的p型GaN层可以与金属电极形成良好的欧姆接触，使得探测器的响应时间变短、量子效率以及光谱响应度提升。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种pin结构的日盲型紫外探测器的结构示意图：
图2a-图2f为本发明实施例提供的一种pin结构的日盲型紫外探测器制备工艺示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，本发明实施例的第一方面提供一种pin结构的日盲型紫外探测器，包括：衬底1、n型氧化镓层2、n型欧姆电极3、i型氧化镓层4、p-AlGaN/h-BN超晶格层5、p型氮化镓层6和p型欧姆电极7。衬底1、n型氧化镓层2、i型氧化镓层4、p-AlGaN/h-BN超晶格层5、p型氮化镓层6和p型欧姆电极7由下至上依次设置。
n型氧化镓层2位于衬底1上。i型氧化镓层4和n型欧姆电极3均位于n型氧化镓层2上，i型氧化镓层4和n型欧姆电极3之间间隔设置。p-AlGaN/h-BN超晶格层5位于i型氧化镓层4上，p-AlGaN/h-BN超晶格层5的周期为2-20，其中，一层p-AlGaN层位于一层h-BN层上且构成一个周期，每层h-BN层的厚度为2-15nm，每层p-AlGaN层的厚度为2-12nm；p-AlGaN层为Mg掺杂，掺杂的浓度为6×1017-6×1018cm-3。p-AlGaN/h-BN超晶格层5的最下层为位于i型氧化镓层4上的h-BN层，在h-BN层上生长p-AlGaN层，如此进行交替生长h-BN层和p-AlGaN层2-20个周期形成p-AlGaN/h-BN超晶格层5。
p型氮化镓层6位于p-AlGaN/h-BN超晶格层5上。p型欧姆电极7位于p型氮化镓层6上。其中，p型氮化镓层6采用厚度为20-200nm的Mg掺杂的氮化镓薄膜，掺杂的浓度为5×1017-5×1018cm-3。
本实施例中，缩短了pin结构的日盲型紫外探测器的响应时间，提升了量子效率以及光谱响应度。
需要说明的是，传统AlGaN基紫外探测器一般采用p-AlGaN作为p型掺杂层，且用p-AlGaN作为p电极接触层，但由于AlGaN材料施主、受主杂质的离化能随Al组分的增加而增大，降低了载流子的浓度，尤其是p型高Al组分的AlGaN材料的空穴浓度极低，同时补偿中心和散射中心的增多造成其迁移率也降低，使得P型AlGaN材料的电导率极低，并无法与金属电极形成良好的欧姆接触。由此，导致探测器的响应时间变长、量子效率下降以及光谱响应度变差。
本实施例的p型层由p-AlGaN/h-BN超晶格结构及p型GaN层组成。未掺杂的h-BN具有较高的p型本底掺杂，使得p型层材料可以较容易地实现较高的空穴浓度；同时，p型掺杂的超晶格结构降低了p型杂质的离化率，可以提高p型载流子浓度，使得p型层较易实现1×1018cm-3以上的空穴浓度，降低P型层材料的电阻率。由于P型超晶格层5能够有效地提供空穴，高掺杂的p型GaN层可以与金属电极形成良好的欧姆接触，缩短了探测器的响应时间，提升了量子效率以及光谱响应度。
进一步地，衬底1为厚度为100-150nm的氧化镓晶体。
需要说明的是，传统的以蓝宝石为衬底1的氧化镓基紫外探测器，由于蓝宝石衬底1和氧化镓薄膜间的晶格失配和热膨胀失配，会产生较大的应力及位错缺陷，缺陷可能参与光学吸收和载流子湮灭的过程，从而降低探测器的光响应速度。本实施例中，在氧化镓衬底1上生长出来的氧化镓薄膜的n型氧化镓层2位错密度可忽略不计，因此，以氧化镓为衬底1的氧化镓基紫外探测器与以蓝宝石为衬底1的氧化镓基紫外探测器相比，具有更大的光电流增益，更大的光谱响应度和更快的响应速度。
进一步地，n型氧化镓层2采用掺杂浓度为1×1018-2×1018cm-3的Si掺杂的n型Ga2O3材料，厚度为300-400nm。
进一步地，i型氧化镓层4为厚度为852-990nm的未掺杂的i型氧化镓层4。
进一步地，n型欧姆电极3为由上至下依次层叠的Ti/Al/Ni/Au多层金属层结构，p型欧姆电极7为由上至下依次层叠的Ni/Au双层金属层结构。
实施例二
本发明实施例的第二方面提供一种pin结构的日盲型紫外探测器的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、在衬底1上利用MOCVD工艺生长n型氧化镓层2，如图2a所示。具体地，在衬底1上采用MOCVD工艺在反应室温度为700-850℃的条件下，同时通入流量为10-15sccm的高纯氩气、流量为380-420sccm的高纯氧气、流量为800-1000sccm的高纯氮气、流量为0.08-0.20sccm的硅源(硅烷)和流量为260-280sccm的镓源(TMGa)。
保持反应室压力为20-40Torr的条件下生长厚度为300-400nm、掺杂浓度为1×1018-2×1018cm-3的n型氧化镓层2。衬底1为厚度为100-150nm的氧化镓晶体。
步骤二、在n型氧化镓层2上，利用MOCVD工艺生长i型氧化镓层4，如图2b所示。具体地，在n型氧化镓层2上采用MOCVD工艺在反应室温度为700-850℃的条件下，同时通入流量为10-15sccm的高纯氩气、流量为380-420sccm的高纯氧气、流量为800-1000sccm的高纯氮气和流量为260-280sccm的镓源(TMGa)。
保持反应室压力为20-40Torr的条件下生长厚度为852-990nmnm的i型氧化镓层4。
步骤三、在i型氧化镓层4上利用MOCVD工艺生长一层h-BN层，在h-BN层上生长一层p-AlGaN层构成一个周期，生长2-20周期厚度为2-15nm形成p-AlGaN/h-BN超晶格层5，如图2c所示其中，工艺条件为：
反应室温度为900-1100℃，反应室压力为150-300Torr，生长所述h-BN层时通入流量为2000-3000sccm的氮源和流量为2-3sccm的硼源；生长所述p-AlGaN层时通入流量为900-1500sccm的氮源、流量为0-38sccm的镓源、流量为200-600sccm的铝源和流量为600-1800sccm的镁源。
p-AlGaN层为Mg掺杂，掺杂的浓度为6×1017-6×1018cm-3。
步骤四、在p-AlGaN/h-BN超晶格层5上利用MOCVD工艺生长厚度为20-200nm的Mg掺杂的掺杂的浓度为5×1017-5×1018cm-3的p型氮化镓层6，如图2d所示。具体地，反应室温度为950-1100℃，向反应室同时通入流量为2500-3000sccm的氨气、流量为150-180sccm的三甲基镓、流量为10-12sccm的镁源(二茂镁)这三种气体；
在保持反应室压力为20-80Torr的条件下生长厚度为20-200nm、掺杂浓度为5×1017-5×1018cm-3的p型氮化镓层6。
步骤五、采用感应耦合等离子体或者反应离子刻蚀从顶部p型氮化镓层6刻蚀至n型氧化镓层2，形成n型氧化镓台面，如图2e所示。
步骤六、在n型氧化镓台面上光刻出n型欧姆电极3的图形，使用镀膜机，蒸镀n型欧姆电极3。
步骤七、在p型氮化镓层6光刻出p型欧姆电极7的图形，使用镀膜机，蒸镀p型欧姆电极7，完成制备得到实施例一中的pin结构的日盲型紫外探测器，如图2f所示。
实施例三
如图2a-图2f所示，本实施例提供一种pin结构的日盲型紫外探测器的制备方法，制备的探测器的探测截止波长为275nm，包括以下步骤：
步骤301，对衬底1进行预处理。具体地，步骤301包括步骤3011-步骤3012：
步骤3011，将氧化镓薄膜衬底1经过清洗之后，置于金属有机化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低至2×10-2Torr；向反应室通入氢气，在MOCVD反应室压力达到为200Torr条件下，将衬底1加热到温度为1000℃，并保持9min，完成对衬底1基片的热处理；
步骤3012，将热处理后的衬底1置于温度为750℃的反应室，通入流量为4000sccm的氮气，持续10min进行氮化，完成氮化。衬底1的厚度为130nm。
步骤302，生长n型氧化镓层2。
具体地，在衬底1上采用MOCVD工艺在反应室温度为750℃的条件下，同时通入流量为10sccm的高纯氩气、流量为380sccm的高纯氧气、流量为800sccm的高纯氮气、流量为0.08sccm的硅源(硅烷)和流量为260sccm的镓源(TMGa)。
在保持压力为20Torr的条件下生长厚度为300nm、掺杂浓度为1×1018cm-3的n型氧化镓层2。
步骤303，生长i型氧化镓层4。
具体地，在n型氧化镓层2上采用MOCVD工艺在反应室温度为750℃的条件下，同时通入流量为10sccm的高纯氩气、流量为380sccm的高纯氧气、流量为800sccm的高纯氮气和流量为260sccm的镓源(TMGa)。
在保持压力为20Torr的条件下生长厚度为852nm的i型氧化镓层4。
步骤304，生长p-AlGaN/h-BN超晶格层5。生长h-BN层时通入流量为2000sccm的氮源和流量为2sccm的硼源；生长p-AlGaN层时通入流量为900-1500sccm的氮源、流量为30sccm的镓源、流量为200sccm的铝源和流量为600sccm的镁源。
具体地，将MOCVD反应室保持温度在900℃，压力在150Torr，通入流量为2000sccm的氮源，流量为2sccm的硼源，在i型氧化镓层4上先生长厚度为3nm的h-BN层，再通入流量为1000sccm的氮源，流量为30sccm的镓源，流量为200sccm的铝源和流量为600sccm的镁源，生长厚度为4nm的p-AlGaN层，h-BN层和它上面的p-AlGaN层构成一个周期，交替生长6个周期。将反应室温度维持在800℃，在N2气氛下，退火10min。
步骤305，生长p型氮化镓层6。
具体地，反应室温度为950℃，保持反应室压力为20Torr，向反应室同时通入流量为2800sccm的氨气、流量为165sccm的三甲基镓，流量为10sccm的镁源(二茂镁)这三种气体；
在保持压力为20Torr条件下生长厚度为60nm、掺杂浓度为5×1017cm-3的p型氮化镓层6。
步骤306，刻蚀并制作电极。
具体地，采用感应耦合等离子体或者反应离子刻蚀从顶部p型氮化镓层6刻蚀至n型氧化镓层2，形成n型氧化镓台面。采用溅射金属的方法分别在n型氧化镓层2上沉积n型欧姆电极3，在p型氮化镓层6上沉积p型欧姆电极7，完成探测截止波长为275nm的探测器的制作。
实施例四
如图2a-图2f所示，本实施例提供一种pin结构的日盲型紫外探测器的制备方法，制备的探测器的探测截止波长为264nm，包括以下步骤：
步骤401，对衬底1进行预处理。
首先，将氧化镓薄膜衬底1经过清洗之后，置于金属有机化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低至2×10-2Torr；向反应室通入氢气，在MOCVD反应室压力达到为750Torr条件下，将衬底1加热到温度为1200℃，并保持5min，完成对衬底1基片的热处理；
然后，将热处理后的衬底1置于温度为800℃的反应室，通入流量为3000sccm的氮气，持续8min进行氮化，完成氮化。衬底1的厚度为130nm。
步骤402，生长n型氧化镓层2。
具体地，在氧化镓薄膜衬底1上采用MOCVD工艺在反应室温度为800℃的条件下，同时通入流量为10sccm的高纯氩气、流量为380sccm的高纯氧气、流量为800sccm的高纯氮气、流量为0.12sccm的硅源(硅烷)和流量为260sccm的镓源(TMGa)。
在保持压力为30Torr的条件下生长厚度为340nm、掺杂浓度为1.5×1018cm-3的n型氧化镓层2。
步骤403，生长i型氧化镓层4。
具体地，在n型氧化镓层2上采用MOCVD工艺在反应室温度为800℃的条件下，同时通入流量为10sccm的高纯氩气、流量为380sccm的高纯氧气、流量为800sccm的高纯氮气和流量为260sccm的镓源(TMGa)。
在保持压力为30Torr的条件下生长厚度为900nm的i型氧化镓层4。
步骤404，生长p-AlGaN/h-BN超晶格层5。生长所述h-BN层时通入流量为2500sccm的氮源和流量为2.5sccm的硼源；生长所述p-AlGaN层时通入流量为1000sccm的氮源、流量为35sccm的镓源、流量为270sccm的铝源和流量为850sccm的镁源；
具体地，将MOCVD反应室保持温度在950℃，压力在200Torr，通入流量为2500sccm的氮源，流量为2.5sccm的硼源，在i型氧化镓层4上先生长厚度为5nm的h-BN层，再通入流量为1000sccm的氮源、流量为35sccm的镓源、流量为270sccm的铝源和流量为850sccm的镁源，生长厚度为6nm的p-AlGaN层，h-BN层和它上面的p-AlGaN层构成一个周期，交替生长10个周期。将反应室温度维持在850℃，在N2气氛下，退火10min。
步骤405，生p型氮化镓层6。
在p-AlGaN/h-BN超晶格层5上采用MOCVD工艺在反应室温度为1060℃的条件下，同时通入流量为2800sccm的氨气、流量为165sccm的三甲基镓，流量为11sccm的镁源(二茂镁)这三种气体，在保持压力为40Torr的条件下生长厚度为80nm、掺杂浓度为2×1018cm-3的p型氮化镓层6。
步骤406，刻蚀并制作电极。
本步骤的具体实施与实施例三的步骤306相同，完成探测截止波长为264nm的紫外探测器的制作。
实施例五
如图2a-图2f所示，本实施例提供一种pin结构的日盲型紫外探测器的制备方法，制备的探测器的探测截止波长为260nm，包括以下步骤：
步骤501，对衬底1进行预处理。
具体地，将氧化镓薄膜衬底1经过清洗之后，置于金属有机化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低至2×10-2Torr；向反应室通入氢气，在MOCVD反应室压力达到为50Torr条件下，将衬底1加热到温度为900℃，并保持5min，完成对衬底1基片的热处理；再将热处理后的衬底1置于温度为850℃的反应室，通入流量为2000sccm的氮气，持续5min进行氮化，完成氮化。衬底1的厚度为130nm。
步骤502，生长n型氧化镓层2。
在氧化镓薄膜衬底1上采用MOCVD工艺在反应室温度为850℃的条件下，同时通入流量为10sccm的高纯氩气、流量为380sccm的高纯氧气、流量为800sccm的高纯氮气和流量为0.16sccm的硅源(硅烷)和流量为260sccm的镓源(TMGa)。
在保持压力为40Torr的条件下生长厚度为400nm、掺杂浓度为2×1018cm-3的n型氧化镓层2。
步骤503，生长i型氧化镓层4。
在n型氧化镓层2上采用MOCVD工艺在反应室温度为850℃的条件下，同时通入流量为10sccm的高纯氩气、流量为380sccm的高纯氧气、流量为800sccm的高纯氮气和流量为260sccm的镓源(TMGa)。
在保持压力为40Torr的条件下生长厚度为990nm的i型氧化镓层4。
步骤504，生长p-AlGaN/h-BN超晶格层5。生长h-BN层时通入流量为3000sccm的氮源和流量为3sccm的硼源；生长p-AlGaN层时通入流量为1000sccm的氮源、流量为38sccm的镓源、流量为400sccm的铝源和流量为1400sccm的镁源。
具体地，将MOCVD反应室保持温度在1000℃，压力在250Torr，通入流量为3000sccm的氮源，流量为3ccm的硼源，在i型氧化镓层4上先生长厚度为7nm的h-BN层，再通入流量为1000sccm的氮源，流量为38sccm的镓源，流量为400sccm的铝源和流量为1400sccm的镁源，生长厚度为8nm的p-AlGaN层，h-BN层和它上面的p-AlGaN层构成一个周期，交替生长12个周期。将反应室温度维持在900℃，在N2气氛下，退火10min。
步骤505，生长p型氮化镓层6。
在p-AlGaN/h-BN超晶格层5上采用MOCVD工艺在反应室温度为1060℃的条件下，同时通入流量为2800sccm的氨气、流量为165sccm的三甲基镓和流量为12sccm的镁源(二茂镁)这三种气体，在保持压力为80Torr的条件下生长厚度为100nm、掺杂浓度为5×1018cm-3的p型氮化镓层6。
步骤506，刻蚀并制作电极。
本步骤的具体实施与实施例三的步骤306相同，完成探测截止波长为260nm的紫外探测器的制作。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种pin结构的日盲型紫外探测器，其特征在于，包括：衬底(1)、n型氧化镓层(2)、n型欧姆电极(3)、i型氧化镓层(4)、p-AlGaN/h-BN超晶格层(5)、p型氮化镓层(6)和p型欧姆电极(7)；
所述n型氧化镓层(2)位于所述衬底(1)上；
所述i型氧化镓层(4)和所述n型欧姆电极(3)均位于所述n型氧化镓层(2)上，所述i型氧化镓层(4)和所述n型欧姆电极(3)之间间隔设置；
所述p-AlGaN/h-BN超晶格层(5)位于所述i型氧化镓层(4)上，所述p-AlGaN/h-BN超晶格层(5)的周期为2-20；
其中，一层p-AlGaN层位于一层h-BN层上且构成一个周期，所述p-AlGaN层为Mg掺杂，掺杂的浓度为6×1017-6×1018cm-3；每层所述h-BN层的厚度为2-15nm，每层所述p-AlGaN层的厚度为2-12nm；
所述p型氮化镓层(6)位于所述p-AlGaN/h-BN超晶格层(5)上；
所述p型欧姆电极(7)位于所述p型氮化镓层(6)上；
其中，所述p型氮化镓层(6)采用厚度为20-200nm的Mg掺杂的氮化镓薄膜，掺杂的浓度为5×1017-5×1018cm-3。
2.根据权利要求1所述的一种pin结构的日盲型紫外探测器，其特征在于，所述衬底(1)为厚度为100-150nm的氧化镓晶体。
3.根据权利要求1所述的一种pin结构的日盲型紫外探测器，其特征在于，所述n型氧化镓层(2)采用掺杂浓度为1×1018-2×1018cm-3的Si掺杂的Ga2O3材料，厚度为300-400nm。
4.根据权利要求1所述的一种pin结构的日盲型紫外探测器，其特征在于，所述i型氧化镓层(4)为厚度为852-990nm的未掺杂的i型氧化镓层。
5.一种pin结构的日盲型紫外探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在衬底(1)上利用MOCVD工艺生长n型氧化镓层(2)；
步骤二、在n型氧化镓层(2)上，利用MOCVD工艺生长i型氧化镓层(4)；
步骤三、在i型氧化镓层(4)上，利用MOCVD工艺生长一层h-BN层，在所述h-BN层上生长一层p-AlGaN层构成一个周期，每层所述h-BN层的厚度为2-15nm，每层所述p-AlGaN层的厚度为2-12nm，生长2-20周期形成p-AlGaN/h-BN超晶格层(5)，其中，工艺条件为：
反应室温度为900-1100℃，反应室压力为150-300Torr，生长所述h-BN层时通入流量为2000-3000sccm的氮源和流量为2-3sccm的硼源；生长所述p-AlGaN层时通入流量为900-1500sccm的氮源、流量为0-38sccm的镓源、流量为200-600sccm的铝源和流量为600-1800sccm的镁源；
所述p-AlGaN层为Mg掺杂，掺杂的浓度为6×1017-6×1018cm-3；
步骤四、在所述p-AlGaN/h-BN超晶格层(5)上利用MOCVD工艺生长厚度为20-200nm的Mg掺杂的掺杂的浓度为5×1017-5×1018cm-3的p型氮化镓层(6)；
步骤五、采用感应耦合等离子体或者反应离子刻蚀从顶部所述p型氮化镓层(6)刻蚀至n型氧化镓层(2)，形成n型氧化镓台面；
步骤六、在n型氧化镓台面上光刻出n型欧姆电极(3)的图形，使用镀膜机，蒸镀n型欧姆电极(3)；
步骤七、在p型氮化镓层(6)光刻出p型欧姆电极(7)的图形，使用镀膜机，蒸镀p型欧姆电极(7)，完成制备得到如权利要求1-4任一项所述的pin结构的日盲型紫外探测器。
6.根据权利要求5所述的一种pin结构的日盲型紫外探测器的制备方法，其特征在于，所述衬底(1)为厚度为100-150nm的氧化镓晶体，所述n型氧化镓层(2)采用掺杂浓度为1×1018-2×1018cm-3的Si掺杂的Ga2O3材料，厚度为300-400nm；所述步骤一的工艺条件为：
反应室温度为700-850℃；
保持反应室压力为20-40Torr；
向反应室同时通入流量为10-15sccm的高纯氩气、流量为380-420sccm的高纯氧气、流量为800-1000sccm的高纯氮气、流量为0.08-0.20sccm的硅源和流量为260-280sccm的镓源。
7.根据权利要求5所述的一种pin结构的日盲型紫外探测器的制备方法，其特征在于，所述i型氧化镓层(4)为厚度为852-990nm的未掺杂的i型氧化镓层(4)，所述步骤二的工艺条件为：
反应室温度为700-850℃；
保持反应室压力为20-40Torr；
向反应室同时通入流量为10-15sccm的高纯氩气、流量为380-420sccm的高纯氧气、流量为800-1000sccm的高纯氮气这三种气体和流量为260-280sccm的镓源。
8.根据权利要求5所述的一种pin结构的日盲型紫外探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤四的工艺条件为：
反应室温度为950-1100℃；
保持反应室压力为20-80Torr；
向反应室同时通入流量为2500-3000sccm的氨气、流量为150-180sccm的三甲基镓和流量为10-12sccm的镁源三种气体。
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