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一种日盲紫外探测器结构、制备方法及性能测试方法

阅读:429发布:2020-05-26

专利汇可以提供一种日盲紫外探测器结构、制备方法及性能测试方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 专利 公布了一种日盲紫外探测器结构、制备方法及性能测试方法,结构包括Ni/Au 电极 、Al0.4Ga0.6N有源层、低温AlN成核层、高温AlN 缓冲层 和图形化蓝 宝石 衬底。日盲紫外探测器制备方法,首先在衬底上生长获得器件低温AlN成核、Al0.4Ga0.6N有源层和高温AlN缓冲层的 外延 结构,同时在Al0.4Ga0.6N有源层上蒸 镀 Ni/Au电极,用来表征半透明电极的透过率和 电阻 率 ,Ti/Au电极作为 接触 电极,最后,整个器件快速热 退火 。性能测试方法包括:通过 显微镜 观察探测器表面是否存在裂纹,若无裂纹则说明探测器 质量 达到要求。本发明益处在于:与无退火的日盲紫外探测器相比,性能变得更加稳定;采用高温AlN缓冲层技术可以获得极低暗 电流 ;采用图形化蓝宝石衬底具有更好的 量子效率 。,下面是一种日盲紫外探测器结构、制备方法及性能测试方法专利的具体信息内容。

1.一种日盲紫外探测器结构,其特征在于:包括Ni/Au电极(5)、Al0.4Ga0.6N有源层(4)、低温AlN成核层(2)、高温AlN缓冲层(3)和图形化蓝宝石衬底(1),所述Al0.4Ga0.6N有源层(4)的表面布置有Ni/Au电极(5),所述AlN缓冲层布置在Al0.4Ga0.6N有源层(4)与蓝宝石衬底(1)之间。
2.如权利要求1所述一种日盲紫外探测器结构,其特征在于,所述低温AlN成核层(2)厚度为0.3μm。
3.如权利要求1所述一种日盲紫外探测器结构,其特征在于,所述高温AlN缓冲层(3)厚度为0.3μm。
4.如权利要求1所述一种日盲紫外探测器结构,其特征在于,所述Al0.4Ga0.6N有源层(4)厚度为0.5μm。
5.一种日盲紫外探测器制备方法,其特征在于:首先通过金属有机物化学气相淀积技术在蓝宝石衬底(1)上生长获得低温AlN成核层(2)、高温AlN缓冲层(3)和Al0.4Ga0.6N有源层(4)的外延结构,同时在Al0.4Ga0.6N有源层(4)上蒸Ni/Au电极(5),最后,整个器件在250℃的N2氛围中快速热退火200s。
6.一种日盲紫外探测器性能测试方法,其特征在于:通过显微镜的观察,发现探测器表面是否存在裂纹的情况,判断探测器质量是否达到要求,若无裂纹,则说明探测器质量达到要求,若有裂纹,则说明探测器质量未达到要求;通过扫描电子显微镜观察,发现探测器表面形貌是否平整,若平整,则说明探测器质量达到要求,若不平整,则说明探测器质量未达到要求;通过Lambda光度计测量Al0.4Ga0.6N有源层(4)光谱透过率判断Al0.4Ga0.6N有源层(4)材料中Al组分的含量,光谱中长波波段透过率越高,证明Al0.4Ga0.6N有源层(4)结构的界面质量越好。

说明书全文

一种日盲紫外探测器结构、制备方法及性能测试方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光电传感器领域,具体涉及一种日盲紫外探测器结构、制备方法及性能测试方法。

背景技术

[0002] 紫外探测器目前在众多领域均有广泛应用,在军事、农业、交通等领域具有极大的应用价值,因此科研人员对于日盲紫外探测器的研究和探索热度一直不曾消减。
[0003] 到目前为止,较为传统和成熟的技术方案是以真空光电倍增管和紫外增强型光电二极管作为紫外探测器器件,然而两者均存在缺点,真空光电倍增管体积庞大、容易破碎、所需工作电压高;外增强型硅光电二极管需要滤光片来减小可见光及红外光的影响,而价格昂贵的滤光片增加了产品成本。
[0004] 随着半导体技术领域的发展和成熟,越来越多采用GaN、ZnO和金刚石等作为紫外探测器制备基础材料,其中GaN紫外探测器的研究和使用也相对最频繁,其最突出的优势是GaN可以与AlN形成AlGaN合金,带隙能够进行调解从而使得紫外探测器的截止波长对应地在一定范围连续变化;ZnO虽然具有激子束缚能高、生长温度低和抗辐射强等优点,满足制备高性能紫外探测器的条件,但是器件不透明、制备工艺复杂,生产成本较高;金刚石虽然具备较高的带隙,性能优异,由于受其价格成本高昂的影响,目前研究与应用没有得到普及。
[0005] AlGaN基日盲紫外探测器在常温下工作性能优异,但是在高温极端环境中,器件的暗电流特性会大打折扣,探索适合高温环境下工作,性能及质量优异的AlGaN基日盲紫外探测器成为研究的重点方向。

发明内容

[0006] 为了提供性能及质量优异的日盲紫外探测器,本发明的结构包括Ni/Au电极、低温AlN成核层、Al0.4Ga0.6N有源层、高温AlN缓冲层和图形化蓝宝石衬底,所述Al0.4Ga0.6N有源层的表面布置有Ni/Au电极,所述高温AlN缓冲层布置在Al0.4Ga0.6N有源层与低温AlN成核层之间,所述低温AlN成核层布置在高温AlN缓冲层和图形化蓝宝石衬底之间。
[0007] 进一步的,所述衬底为图形化蓝宝石衬底。
[0008] 所述低温AlN成核层厚度为0.3μm。
[0009] 所述高温AlN缓冲层厚度为0.3μm。
[0010] 所述Al0.4Ga0.6N有源层厚度为0.5μm。
[0011] 所述日盲紫外探测器的制备方法如下:首先通过金属有机物化学气相淀积技术在图形化蓝宝石衬底上生长获得低温AlN成核层、高温AlN缓冲层和Al0.4Ga0.6N有源层的外延结构,同时在Al0.4Ga0.6N有源层上蒸Ni/Au电极,用来表征半透明电极的透过率和电阻率,最后,整个器件在250℃的N2氛围中快速热退火200s。
[0012] 所述金属有机物化学气相淀积技术是一种利用有机金属热分解反应进行气相外延生长薄膜化学气相沉积技术。
[0013] 所述日盲紫外探测器的性能测试方法如下:通过显微镜的观察下,发现探测器表面是否存在裂纹的情况,判断探测器质量是否达到要求,若无裂纹,则说明探测器质量达到要求,若有裂纹,则说明探测器质量未达到要求;通过扫描电子显微镜观察下,发现探测器表面形貌是否平整,若平整,则说明探测器质量达到要求,若不平整,则说明探测器质量未达到要求;通过Lambda光度计测量Al0.4Ga0.6N有源层光谱透过率判断Al0.4Ga0.6N有源层材料中Al组分的含量,光谱中长波波段透过率越高,证明Al0.4Ga0.6N有源层结构的界面质量越好。
[0014] 本发明的有益效果:(1)该日盲紫外探测器在室温和100℃的高温下均表现出优异的性能,表明器件适合于高温下工作;(2)实验发现,与无退火的日盲紫外探测器相比,低温退火工艺可以提高日盲紫外探测器的一致性,退火后的日盲紫外探测器性能变得更加稳定;(3)本发明采用高温AlN缓冲层技术,可以获得极低暗电流;(4)采用图形化蓝宝石衬底替代普通蓝宝石衬底,具有更好的量子效率附图说明
[0015] 图1是本发明的结构示意图。
[0016] 图中:1-图形化蓝宝石衬底,2-低温AlN成核层,3-高温AlN缓冲层,4-Al0.4Ga0.6N有源层,5-Ni/Au电极。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图与具体实例对本发明进行详细说明。
[0018] 如图1所述,一种日盲紫外探测器结构,包括Ni/Au电极(5)、Al0.4Ga0.6N有源层(4)、低温AlN成核层(2)、高温AlN缓冲层(3)和图形化蓝宝石衬底(1),所述Al0.4Ga0.6N有源层(4)的表面布置有Ni/Au电极(5),所述AlN缓冲层布置在Al0.4Ga0.6N有源层(4)与蓝宝石衬底(1)之间,所述低温AlN成核层(2)厚度为0.3μm,所述高温AlN缓冲层(3)厚度为0.3μm,所述Al0.4Ga0.6N有源层(4)厚度为0.5μm。
[0019] 一种日盲紫外探测器制备方法,首先通过金属有机物化学气相淀积技术在蓝宝石衬底(1)上生长获得低温AlN成核层(2)、高温AlN缓冲层(3)和Al0.4Ga0.6N有源层(4)的外延结构,同时在Al0.4Ga0.6N有源层(4)上蒸镀Ni/Au电极(5),最后,整个器件在250℃的N2氛围中快速热退火200s。
[0020] 一种日盲紫外探测器性能测试方法,通过显微镜的观察,发现探测器表面是否存在裂纹的情况,判断探测器质量是否达到要求,若无裂纹,则说明探测器质量达到要求,若有裂纹,则说明探测器质量未达到要求;通过扫描电子显微镜观察,发现探测器表面形貌是否平整,若平整,则说明探测器质量达到要求,若不平整,则说明探测器质量未达到要求;通过Lambda光度计测量Al0.4Ga0.6N有源层(4)光谱透过率判断Al0.4Ga0.6N有源层(4)材料中Al组分的含量,光谱中长波波段透过率越高,证明Al0.4Ga0.6N有源层(4)结构的界面质量越好。
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