垂直结构GaN紫外光探测器及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115775848A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202211596678.1(22)申请日2022.12.12(71)申请人中国科学院半导体研究所地址100083北京市海淀区清华东路甲35号(72)发明人王开友王昱婧胡天贵刘昌赵丽霞(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021专利代理师鄢功军(51)Int.Cl.H01L31/18(2006.01)H01L31/0352(2011.01)H01L31/09(2006.01)B82Y40/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称垂直结构GaN紫外光探测器及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种垂直结构GaN紫外光探测器的制备方法，包括：在绝缘衬底上形成底电极；将GaN薄膜转移至底电极上，在GaN薄膜上形成顶电极，底电极和顶电极与GaN薄膜形成的区域在垂直方向上有重叠，以使底电极、GaN薄膜和顶电极构成垂直结构GaN紫外光探测器。本发明提供的垂直结构GaN紫外光探测器具有暗电流低、响应速度快、开关比高等特点。CN115775848ACN115775848A权利要求书1/1页1.一种垂直结构GaN紫外光探测器的制备方法，其特征在于，包括：在绝缘衬底(1)上形成底电极(2)；将GaN薄膜(34)转移至所述底电极(2)上，其中所述GaN薄膜(34)的厚度为纳米级；在所述GaN薄膜(34)上形成顶电极(4)；其中，所述底电极(2)、所述GaN薄膜(34)和所述顶电极(4)在垂直方向上有重叠区域，以使所述底电极(2)、所述GaN薄膜(34)和所述顶电极(4)构成所述垂直结构GaN紫外光探测器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将GaN薄膜(34)转移至所述底电极(2)上包括：提供一GaN外延片(3)，所述GaN外延片(3)从下而上依次包括衬底(31)、缓冲层(32)、n‑GaN薄膜(33)、GaN薄膜(34)，所述n‑GaN薄膜(33)的掺杂浓度大于所述GaN薄膜(34)的掺杂浓度；利用电化学腐蚀法腐蚀所述GaN外延片(3)，以腐蚀去除所述n‑GaN薄膜(33)；将所述GaN薄膜(34)从腐蚀后的GaN外延片(3)上剥离，并转移至所述底电极(2)上。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，提供一GaN外延片(3)包括：采用金属有机物化学气相沉积法在衬底(31)上依次形成缓冲层(32)、n‑GaN薄膜(33)、GaN薄膜(34)。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，电化学腐蚀法采用的腐蚀溶液包括酸性溶液或碱性溶液；优选地，酸性溶液或碱性溶液包括以下之一：HNO3、H3PO4、H2SO4、NaOH、KOH。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘衬底(1)包括以下之一：Si/SiO2、Al2O3、柔性衬底。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述底电极(2)的材料为金属；优选地，所述底电极(2)的材料包括以下之一：钛、金、镍、铂。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述顶电极(4)为透明材料；优选地，所述顶电极(4)为二维材料或者氧化铟锡。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述GaN薄膜(34)上形成顶电极(4)包括：利用干法转移工艺或湿法转移工艺将顶电极(4)转移至所述GaN薄膜(34)上，或者，利用化学气相沉积法结合光刻和刻蚀在所述GaN薄膜(34)上形成顶电极(4)。9.一种利用如权利要求1～8任一项所述的制备方法得到的垂直结构GaN紫外光探测器，其特征在于，包括：绝缘衬底(1)；底电极(2)，形成在所述绝缘衬底(1)上；GaN薄膜(34)，形成在所述底电极(2)上，其中所述GaN薄膜(34)的厚度为纳米级；顶电极(4)，形成在所述GaN薄膜(34)上；其中，所述底电极(2)、所述GaN薄膜(34)、所述顶电极(4)在垂直方向上有重叠区域，以形成所述垂直结构GaN紫外光探测器。2CN115775848A说明书1/6页垂直结构GaN紫外光探测器及其制备方法技术领域[0001]本发明的至少一种实施例涉及一种光探测器，尤其涉及一种垂直结构GaN紫外光探测器及其制备方法。背景技术[0002]氮化镓(GaN)是具有优异光电性能的第三代半导体。与Si、Ge等第一代半导体以及GaAs、InP等第二代半导体相比，GaN具有优异的热稳定性、化学稳定性以及抗辐射性，可以应用在高温、酸碱、高辐射等特殊环境中。此外，GaN的载流子迁移率高、直接带隙宽、光电性能优越，在LED照明、紫外光探测、太阳能电池等众多光电应用中具有突出的表现。其中，基于GaN的高性能紫外光探测器是一个研究重点。随着科技的发展，天文研究、