的肖特基結深紫外光光電探測器及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種深紫外光光電探測器及其制備方法，屬于半導體器件探測應用領域。
【背景技術】
[0002]紫外光是位于日光高能區的不可見光線。紫外光根據波長分為:近紫外光(UVA)、遠紫外光(UVB)和超短紫外光(UVC) WVC是波長280?10nm的紫外光，其被臭氧層全部吸收;UVB是波長315?280nm的紫外光;UVA是波長400?315nm的紫外光。深紫外光光電探測器主要探測UVC波段的紫外光，由于到達地面的UVC波段紫外光微乎其微，所以此種探測器也稱為日盲型探測器，主要應用于火焰探測、紫外通信、導彈預警等重要領域。
[0003]P-Go2O3是一種寬禁帶半導體，在常溫下禁帶寬度Eg = 4.9eV，對深紫外光有很好的吸收，特別是在UVC波段具有極強的吸收。并且此材料在常溫下非常穩定，所以探測器的性能在一般情況下非常穩定。在惡劣的環境下也能發揮比較好的性能。另外，此種材料的導電性能和發光特性長期以來一直引起人們的注意，在光電子器件方面有廣闊的應用前景。目前，基于P-Ga2O3的深紫外光光電探測器，絕大多數都是納米帶的結構，優點是P-Ga2O3納米帶有比較高的結晶度，缺陷相對少。但是P-Ga2O3納米帶表面吸附效應明顯，易于受到空氣中氧氣的影響，探測器的性能發生不良性的改變。另外，目前P-Ga2O3納米帶結構的探測器受光面積較小，光電流也比較小，且P-Ga2O3納米帶制備比較難以精確控制。
[0004]石墨烯(Graphene)是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。其最有潛力的應用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產未來的超級計算機。用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數百倍。另外，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。且石墨烯非常致密，即使是最小的氣體原子(氦原子)也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發光板和太陽能電池板。
【發明內容】
[0005]本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，充分利用P-Ga2O3寬禁帶半導體材料在紫外探測器中的重要作用，以及石墨烯這一新型的二維納米材料，提供一種結構新穎、制備工藝簡單、光吸收能力強、響應信號強、且抗電磁干擾能力強的深紫外光光電探測器。
[0006]本發明為解決技術問題采用如下技術方案:
[0007]本發明基于石墨烯/P-Ga2O3的肖特基結深紫外光光電探測器，其特點在于:所述光電探測器是以金屬銅片作為襯底，在所述襯底上固定有P-Ga2O3單晶片和石墨烯的肖特基結構;所述FGa2O3單晶片和石墨烯的肖特基結構是在所述FGa2O3單晶片的未拋光面設置有與P-Ga2O3單晶片呈歐姆接觸的鉻/金電極，在所述P-Ga2O3單晶片的拋光面設置有與P-Ga2O3單晶片呈肖特基接觸的石墨烯薄膜;在所述鉻/金電極的表面均勻涂覆有銀漿，所述P-Ga2O3單晶片和所述襯底通過所述銀漿粘合;在所述石墨烯薄膜的一側引出有與石墨烯薄膜呈歐姆接觸的引出電極。
[0008]其中，所述0-Ga2O3單晶片為慘錫單晶片，在0-Ga2O3材料的201晶面慘雜錫，其載流子濃度在2 X 1018/cm3和9 X 1018/cm3之間。所述石墨烯薄膜為本征石墨烯薄膜。
[0009]所述銀漿的厚度不小于ΙΟΟμπι。所述鉻/金電極是由厚度為50nm的鉻薄膜和厚度為50nm的金薄膜構成，是以鉻薄膜與P-Ga2O3單晶片接觸，金薄膜蒸鍍于鉻薄膜表面。所述引出電極是以銀漿為材料。
[0010]本發明上述基于石墨烯/P-Ga2O3的肖特基結深紫外光光電探測器的制備方法包括如下步驟:
[0011 ] (I)將金屬銅片依次用丙酮、酒精超聲10分鐘，再用去離子水超聲5分鐘，然后用氮氣槍吹干，獲得純凈金屬襯底；
[0012 ] (2)利用電子束鍍膜在P-Ga2O3單晶片的未拋光面上蒸鍍鉻薄膜，再在鉻薄膜的表面蒸鍍金薄膜，形成鉻/金電極；
[0013](3)取表面生長有石墨烯的銅箔，通過刻蝕液刻蝕掉銅箔基底，獲得石墨烯薄膜；通過濕法轉移將所述石墨烯薄膜轉移到P-Ga2O3單晶片的拋光面，并在恒溫箱中干燥；
[0014](4)將銀漿均勻涂在P-Ga2O3單晶片未拋光面的鉻/金電極的表面，然后粘合到襯底上；
[0015](5)在石墨烯薄膜上表面點銀漿作為引出電極，即得基于石墨烯/P-Ga2O3的肖特基結深紫外光光電探測器。
[0016]與已有技術相比，本發明的有益效果體現在:
[0017]1、本發明基于石墨烯/P-Ga2O3的肖特基結深紫外光光電探測器，是以P-Ga2O3和石墨烯形成的肖特基結為器件的核心，利用P-Ga2O3單晶片來代替以往的納米帶等結構，在一定程度上增大了受光面積;且P-Ga2O3單晶片制備工藝比較成熟，相對于納米帶的制備而言，制備條件更容易控制，比較適合大規模生產，可制備出響應信號強、成本低、結構簡單、抗電磁干擾強的深紫外光光電探測器，拓寬了紫外探測器的應用，有很大的市場應用潛力；此外，石墨烯幾乎是完全透明的，紫外光能大幅度透過去，增強了光注入效率。
[0018]2、本發明通過簡單的工藝與制備方法制備出肖特基結深紫外光光電探測器，既可以利用P-Ga2O3對深紫外光的靈敏性，又可以結合石墨烯的低電阻率、高透光率等優異特性，因此對于深紫外光有很強的吸收率；
[0019]3、本發明在P-Ga2O3的未拋光面鍍上一層厚度為50nm/50nm的鉻/金電極，為的是得到金屬-半導體的歐姆接觸，使半導體內部的平衡載流子不發生顯著的改變，使接觸部分不發生明顯的附加阻抗。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明基于石墨烯/P-Ga2O3的肖特基結深紫外光光電探測器的結構示意圖；
[0021]圖2為本發明實施例1中本征石墨烯薄膜的Raman圖；
[0022]圖3為本發明實施例1中深紫外光光電探測器樣品的光譜響應曲線；
[0023]圖4為本發明實施例1中深紫外光光電探測器樣品分別在黑暗和深紫外光(波長為254nm)照射下的電流與電壓關系特性曲線；
[0024]圖5為本發明實施例1中深紫外光光電探測器樣品分別在黑暗和深紫外光(波長為254nm)照射下的電流與時間關系特性曲線；
[0025]圖中標號:I為襯底;2為P-Ga2O3單晶片;3為石墨烯薄膜;4為鉻/金電極;5為銀漿;6為引出電