一种氧化镓日盲紫外探测器.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CN113659029A(43)申请公布日2021.11.16(21)申请号202110771147.0(22)申请日2021.07.08(71)申请人中国科学院宁波材料技术与工程研究所地址315191浙江省宁波市镇海区庄市大道519号(72)发明人刘宁涛张文瑞叶继春(74)专利代理机构宁波甬致专利代理有限公司33228代理人胡天人(51)Int.Cl.H01L31/103(2006.01)H01L31/032(2006.01)H01L31/0352(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种氧化镓日盲紫外探测器(57)摘要本发明提供一种氧化镓日盲紫外探测器，包括衬底层、氧化镓层、钝化层、铁电层和电极层，所述氧化镓层设置在所述衬底层的表面，所述钝化层设置在所述氧化镓层的表面，所述铁电层设置在所述钝化层的表面，所述铁电层覆盖部分所述钝化层，所述电极层覆盖于所述氧化镓层之上。本发明设计了一种新型氧化镓日盲紫外探测器，通过引入铁电层，利用铁电材料自发极化形成的局域场，调控铁电层覆盖下氧化镓层的能带结构，由此实现氧化镓层同质PN/NPN/PNP结的构建，提高探测器的光电增益和光生载流子的分离效率，从而获得低功耗、高可靠性、高灵敏度的日盲紫外光电探测器。CN113659029ACN113659029A权利要求书1/1页1.一种氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，包括衬底层、氧化镓层、钝化层、铁电层和电极层，所述氧化镓层设置在所述衬底层的表面，所述钝化层设置在所述氧化镓层的表面，所述铁电层设置在所述钝化层的表面，所述铁电层覆盖部分所述钝化层，所述电极层与所述氧化镓层接触。2.根据权利要求1所述的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，所述铁电层覆盖于所述钝化层的一个连续区域，所述电极层包括设置在所述钝化层两侧的电极，所述铁电层与一侧所述电极接触。3.根据权利要求1所述的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，所述铁电层覆盖于所述钝化层的一个连续区域，所述电极层包括设置在所述钝化层两侧的电极，所述铁电层与两侧所述电极均不接触。4.根据权利要求1所述的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，所述铁电层覆盖于所述钝化层的多个非连续区域。5.根据权利要求1‑4任一所述的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，所述铁电层覆盖1/3‑2/3的所述钝化层。6.根据权利要求1‑4任一所述的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，所述铁电层的材料选自Pb(Zr,Ti)O3基铁电材料、BaTiO3基铁电材料、BiFeO3基铁电材料、(Bi,Na)TiO3基铁电材料或聚偏氟乙烯基聚化物中的一种。7.根据权利要求6所述的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，所述铁电层的厚度介于20nm‑300nm。8.根据权利要求1‑4任一所述的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，所述钝化层的材料选自Si3N4、SiO2、Al2O3、HfO2中的一种。9.根据权利要求8所述的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，所述钝化层的厚度介于5nm‑100nm。10.根据权利要求1‑4任一所述的氧化镓日盲紫外探测器，其特征在于，所述氧化镓层的材料选自非晶氧化镓、多晶氧化镓、单晶氧化镓中的一种，所述衬底层的材料选自单晶Ga2O3、蓝宝石Al2O3、GaN、AlN、石英、单晶硅中的一种，所述电极的材料选自Ti、Al、Ni、Au、Mo、Pt中的一种或多种。2CN113659029A说明书1/5页一种氧化镓日盲紫外探测器技术领域[0001]本发明涉及半导体器件技术领域，具体而言，涉及一种氧化镓日盲紫外探测器。背景技术[0002]日盲紫外探测器利用对应日盲区的特征紫外工作波段(200nm‑280nm)，可以有效避免空间太阳背景辐射的影响，具有高灵敏度、保密性强、低背景干扰、虚警率低等特点，在军事预警、保密通讯以及环境监测等方面应用广泛。[0003]氧化镓(Ga2O3)是一种新兴的超宽带隙半导体材料(Eg＝4.9eV)，其具有α，β，γ，δ，ε五种不同的结构，其中属于单斜相的β‑Ga2O3最为稳定，其可以实现整个日盲区内带隙连续可调，且其高质量单晶衬底的制备工艺已相对完善，是目前国际上研发新一代日盲紫外光电探测器的重点前沿方向。在已报道的基于氧化镓材料的光电探测器中，金属‑半导体‑金属(MSM)结构的探测器是最简单的，但其光暗电流比，开关速度等性能参数也是相对较差的。经典的硅基PN/PIN型探测器由于其自身的整流特性，反向工作时一般具有较小的暗态电流，较大的光暗电流比，以及较快的开关速度，因此受到了广泛关注和研究。[0004]目前，关于N型掺杂β‑Ga2O3的研究已取得了显著进展，研究人员通过Si或者Sn的掺1619‑3杂可以实现电子浓度从1