本申请涉及半导体光电,尤其涉及gan基光电探测器及其制作方法。
背景技术:
1、紫外探测器是一种能够将人眼不可见的高能量辐射紫外光信号转变为电信号的光电器件,因其在限定的紫外波段具有选择性的高识别能力,在国防预警、空间探测、生物检测和环境监测等军民应用方面均具有广阔的应用前景。
2、目前,商用的紫外探测器主要是si基紫外探测,但其不仅对紫外有响应,对可见管与红外也有响应,对实际应用具有一定的局限性。
3、第三代gan基半导体材料对紫外光具有天然的频段选择性,无需滤波技术即可直接实现紫外光探测,因此可以作为制备探测器的优选材料。gan基紫外探测器具有体积小、功耗低等特点,成本优势明显。
4、然而,大部分常规的gan基探测器是水平结构探测器,即器件正负电极位于纳米结构的同一侧,这使得器件外加偏压与内部极化电势相垂直,gan自发极化作用下的光生载流子分离的特性没有被充分利用来产生更高效的光子到电子的转换,降低了光-电转换效率。
5、如何利用gan自发极化作用提高gan基探测器的光电转换效率,是本申请要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种gan基光电探测器及其制作方法,以利用gan自发极化作用提高gan基探测器的光电转换效率。
2、为实现上述目的,本申请实施例采取了如下技术方案。
3、第一方面,本申请实施例提供一种gan基光电探测器制作方法,包括:
4、提供第一基体,所述第一基体包括逐层连接的第一衬底和绝缘层;所述绝缘层用于与氮化镓薄膜键合;所述第一衬底的材料与氮化镓不同;
5、提供氮化镓薄膜,采用键合工艺,将氮化镓薄膜转移到所述绝缘层上,形成第一衬底、绝缘层和氮化镓薄膜逐层连接结构的gan基光电探测器。
6、所述第一衬底用于连接第一电极,所述氮化镓薄膜用于连接第二电极。
7、可选地,所述绝缘层的材料包括单层氧化硅,多层氧化硅,单层氮化硅或多层氮化硅。
8、可选地,所述绝缘层的厚度为10nm至50nm。
9、可选地,所述第一衬底的材料为金属衬底或硅片。
10、可选地,提供氮化镓薄膜的步骤包括:
11、提供第二基体;所述第二基体包括非牺牲层、牺牲层和氮化镓薄膜层;
12、用酸性溶液电化学腐蚀的方法,将所述牺牲层溶解,以剥离所述氮化镓薄膜层得到氮化镓薄膜。
13、可选地,提供第二基体的步骤包括:
14、提供第二衬底;
15、在所述第二衬底上形成成核层;所述成核层为未掺杂的氮化镓;
16、在所述成核层上形成缓冲层;所述缓冲层为低掺杂的氮化镓,掺杂元素可以为硅;
17、在所述缓冲层上形成牺牲层;所述牺牲层为高掺杂的氮化镓,掺杂元素可以为硅;
18、在所述牺牲层上形成氮化镓薄膜层;所述氮化镓薄膜层为未掺杂的氮化镓。
19、可选地,所述牺牲层的厚度为1000至1500nm,所述氮化镓薄膜层的厚度为10至900nm。
20、可选地,在将氮化镓薄膜转移到所述绝缘层上的步骤之后,所述gan基光电探测器制作方法还包括:
21、在所述衬底的远离所述氮化镓薄膜的表面制作第一金属电极,在所述氮化镓薄膜上制作第二金属电极。
22、可选地,提供第一基体的步骤包括:
23、用溅射,电子束蒸发,热蒸发或化学沉积的方式,在第一衬底上生长一层绝缘层,形成所述第一基体。
24、第二方面,本申请实施例提供一种gan基光电探测器,包括逐层连接的第一衬底、绝缘层和氮化镓薄膜。所述第一衬底用于连接第一电极,所述氮化镓薄膜用于连接第二电极。
25、所述氮化镓薄膜用于感应紫外线,产生光电流。
26、所述绝缘层用于对腐蚀界面进行钝化修复,降低表面态,并形成暗电流的势垒高度。
27、相对于现有技术,本申请具有以下有益效果:
28、本申请实施例提供的gan基光电探测器采用了垂直结构,相比常规的水平结构探测器,垂直结构的内部极化电场与外部施加电场是同一方向,自发极化与外部电场协同作用使光生载流子更有效地分离,增强光电流。
1.一种gan基光电探测器制作方法,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的gan基光电探测器制作方法,其特征在于,所述绝缘层的材料包括单层氧化硅,多层氧化硅,单层氮化硅或多层氮化硅。
3.如权利要求1所述的gan基光电探测器制作方法,其特征在于,所述绝缘层的厚度为10nm至50nm。
4.如权利要求1所述的gan基光电探测器制作方法,其特征在于,所述第一衬底的材料为金属衬底或硅片。
5.如权利要求1所述的gan基光电探测器制作方法,其特征在于,提供氮化镓薄膜的步骤包括:
6.如权利要求5所述的gan基光电探测器制作方法,其特征在于,提供第二基体的步骤包括:
7.如权利要求6所述的gan基光电探测器制作方法,其特征在于,所述牺牲层的厚度为1000至1500nm,所述氮化镓薄膜层的厚度为10至900nm。
8.如权利要求1所述的gan基光电探测器制作方法,其特征在于,在将氮化镓薄膜转移到所述绝缘层上的步骤之后,所述gan基光电探测器制作方法还包括:
9.如权利要求1所述的gan基光电探测器制作方法,其特征在于,提供第一基体的步骤包括:
10.一种gan基光电探测器,其特征在于,包括逐层连接的第一衬底、绝缘层和氮化镓薄膜;所述第一衬底用于连接第一电极,所述氮化镓薄膜用于连接第二电极;