铁电-半导体异质结型日盲紫外光电探测器及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114122187A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111423937.6(22)申请日2021.11.26(71)申请人湖北大学地址430062湖北省武汉市武昌区友谊大道368号(72)发明人何云斌杨高琛陈剑卢寅梅黎明锴王紫慧毛佳兴程盈盈(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人张文俊(51)Int.Cl.H01L31/109(2006.01)H01L31/0336(2006.01)H01L31/0224(2006.01)H01L31/18(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图7页(54)发明名称铁电-半导体异质结型日盲紫外光电探测器及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器及其制备方法，该探测器包括：衬底；Ga2O3薄膜层；HfxZr1‑xO2薄膜层；顶电极。本发明的探测器，HfxZr1‑xO2是一种铁电材料，具有非常宽的光学带隙和高的介电常数，HfxZr1‑xO2和Ga2O3之间形成异质结，通过异质结界面的内建电场来分离光生载流子；同时HfxZr1‑xO2铁电层的自发极化作用，使其内部存在一个自发极化电场，自发极化电场与Ga2O3/HfxZr1‑xO2异质结内建电场的耦合作用共同促进光生载流子分离，从而实现器件性能的提升；此外，HfxZr1‑xO2层对背景载流子具有很好的阻挡作用，可以大幅降低器件的暗电流。CN114122187ACN114122187A权利要求书1/1页1.一种铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器，其特征在于，包括：衬底；Ga2O3薄膜层，位于所述衬底表面；HfxZr1‑xO2薄膜层，位于所述Ga2O3薄膜层远离所述衬底一侧的表面；顶电极，位于所述HfxZr1‑xO2薄膜层远离所述衬底一侧的表面；其中，0＜x≤1。2.如权利要求1所述的铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器，其特征在于，所述HfxZr1‑xO2薄膜层的厚度为3～100nm。3.如权利要求1所述的铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器，其特征在于，所述Ga2O3薄膜层的厚度为50～500nm。4.如权利要求1所述的铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器，其特征在于，所述衬底包括FTO导电玻璃衬底、ITO导电玻璃衬底、Pt/Ti/SiO2/Si衬底中的任一种。5.如权利要求1所述的铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器，其特征在于，所述顶电极包括Pt电极、Au电极、Al电极、Al掺杂ZnO电极、ITO电极中的任一种。6.一种如权利要求1～5任一所述的铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底表面制备Ga2O3薄膜层；在所述Ga2O3薄膜层远离所述衬底一侧的表面制备HfxZr1‑xO2薄膜层；在所述HfxZr1‑xO2薄膜层远离所述衬底一侧的表面制备顶电极。7.如权利要求6所述的铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，在所述衬底表面制备Ga2O3薄膜层具体为：以Ga2O3陶瓷为靶材，采用脉冲激光沉积法、磁控溅射法或溶胶凝胶法在所述衬底表面制备得到Ga2O3薄膜层；制备HfxZr1‑xO2薄膜层具体为：利用原子层沉积法、磁控溅射法、脉冲激光沉积法或溶胶凝胶法在所述Ga2O3薄膜层表面制备HfxZr1‑xO2薄膜层；制备顶电极具体为：利用真空蒸镀法、磁控溅射法或电子束沉积法在所述HfxZr1‑xO2薄膜层表面制备顶电极。8.如权利要求7所述的铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，采用脉冲激光沉积法制备Ga2O3薄膜层具体为：以Ga2O3陶瓷作为靶材，控制衬底温度为25～800℃、脉冲激光能量为150～600mJ/Pulse、氧压为0～8Pa、沉积时间为10～120min，在衬底表面沉积形成Ga2O3薄膜层。9.如权利要求7所述的铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，采用原子层沉积法制备HfxZr1‑xO2薄膜层具体为：将制备有Ga2O3薄膜层的衬底置于原子层沉积系统样品室，以四(二甲氨基)铪和四(二甲氨基)锆作为前驱体，进行交替沉积，即制备得到HfxZr1‑xO2薄膜层。10.如权利要求8所述的铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，所述Ga2O3陶瓷靶材的制备方法为：向Ga2O3粉末中加水，进行球磨，然后干燥，压制成陶瓷坯片；再将陶瓷坯片于1000～1400℃下烧制1～4h，即得Ga2O3陶瓷靶材。2CN114122187A说明书1/7页铁电‑半导体异质结型日盲紫外光电探测器及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及属于半导体异