本發明涉及一種復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器的制備方法，屬于無機非金屬材料制造工藝技術領域。

背景技術：

紫外光探測技術是繼紅外和激光探測技術之后的新的軍民兩用的光電探測技術。目前，高靈敏度的紫外光探測大多采用的是對紫外光敏感的真空光電倍增管及相似的真空類型器件。但是，與固體型的探測器件相比，真空類型器件存在體積大和工作電壓高的缺點；例如硅光電探測器件對可見光有響應，該特點在紫外光探測中就會成為缺點。此時，要求只對紫外信號進行探測，就需要昂貴的前置濾光設施。隨著寬禁帶半導體材料研究的逐步深入，研制出多種結構的紫外光探測器，如光導型、p-n結型、肖特基結型、p-i-n型、異質結型、msm型等紫外光探測器。實際應用中需要量子效率高、面積大、分辨率高、動態范圍寬、速度快、噪聲低的紫外光探測器。光電導探測器是利用半導體的光電導效應而制作的光探測器，是在半導體薄膜上淀積兩個歐姆接觸電極而形成的光電導探測器。其主要優點是內部增益較高，結構簡單；主要缺點是響應速度慢，器件的暗電流和漏電流大。

cdznte單晶材料屬于ii-vi族化合物半導體，是由cdte與znte按一定比例組合而成的固熔體化合物。該材料的晶格常數從cdte的晶格常數到znte的晶格常數連續變化，禁帶寬度也會在1.45ev到2.28ev之間連續變化。作為一種寬禁帶半導體，cdznte適用于紫外光探測，且cdznte材料本身電阻率高，用作紫外光探測時有著較小的暗電流和漏電流。但是，傳統的si、gaas等材料作為襯底，由于禁帶寬度過小，無法保證紫外光探測器在高溫、強輻射條件下的正常使用。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器的制備方法，該方法制備的gan/cdznte薄膜紫外光探測器對紫外光具有良好的穩定性和響應特性。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器的制備方法，該方法包括如下步驟：

(1).cdznte多晶升華源的準備：將cdznte多晶體研磨成粉末作為升華源；

(2).襯底預處理：采用鍍有氮化鎵(gan)的單晶硅片作為襯底，將襯底分別用丙酮、酒精、去離子水分別清洗15分鐘，洗去襯底表面的雜質和有機物，再用氮氣吹干后放入近空間升華反應室內；

(3).cdznte薄膜的生長過程：開機械泵抽真空，將升華室內氣壓抽至5pa以下；開鹵素燈將升華源和襯底分別加熱到600℃、550℃；生長20min后，關閉鹵素燈，待樣品冷卻至室溫后，關閉機械泵，取出樣品，即得到gan/cdznte薄膜；

(4).gan/cdznte薄膜紫外光探測器制作：采用蒸鍍法向上述gan/cdznte薄膜表面蒸鍍厚為100nm的金電極，然后將金電極放在n2氣體氛圍下于450℃退火30min，使gan/cdznte薄膜與金電極之間形成更好的歐姆接觸，最后制得復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器。

所述的cdznte多晶體為峨眉半導體材料廠生產的商用cdznte多晶體基片。

本發明與現有技術相比較，具有的優點在于：

該方法由于采用氮化鎵(gan)，其具有直接帶隙，禁帶寬度達到3.43ev，且熱導高、化學惰性高、熱穩定性好；該氮化鎵(gan)抗輻射能力強,便于制作歐姆接觸、異質結構，用作生長cdznte的襯底，有利于快速生長大面積、高質量的cdznte薄膜；該方法使用的gan襯底可以保證復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器在高溫、強輻射環境下的使用，對紫外光也具有有良好的穩定性和光響應。

附圖說明

圖1是本發明實施例制備的一種復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器的表面掃描電鏡(sem)圖；

圖2為圖1的截面剖面圖；

圖3是本發明實施例制備的一種復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器的x衍射衍射(xrd)圖；

圖4是本發明實施例制備的一種復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器的i-v曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例

一種復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器的制備方法，該方法包括如下步驟：

(1).cdznte多晶升華源的準備：將cdznte多晶體研磨成粉末作為升華源，所述的cdznte多晶體為峨眉半導體材料廠生產的商用cdznte多晶體基片；(2).襯底預處理：采用鍍有氮化鎵(gan)的單晶硅片作為襯底，將襯底分別用丙酮、酒精、去離子水分別清洗15分鐘，洗去襯底表面的雜質和有機物，再用氮氣吹干后放入近空間升華反應室內；

(3).cdznte薄膜的生長過程：開機械泵抽真空，將升華室內氣壓抽至5pa以下；開鹵素燈將升華源和襯底分別加熱到600℃、550℃；生長20min后，關閉鹵素燈，待樣品冷卻至室溫后，關閉機械泵，取出樣品，即得到gan/cdznte薄膜；

(4).gan/cdznte薄膜紫外光探測器制作：采用蒸鍍法向上述gan/cdznte薄膜表面蒸鍍厚為100nm的金電極，然后將金電極放在n2氣體氛圍下于450℃退火30min，使gan/cdznte薄膜與金電極之間形成更好的歐姆接觸，最后制得復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器，如圖1、圖2所示。

從圖1、2中可以看出，所示的cdznte薄膜在gan襯底上生長良好，顆粒成型且較為致密，厚度也達到了45μm。

對本實施例制得的復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器進行x射線衍射（xrd）分析測試，如圖3所示，圖中，（111）晶面處、（333）晶面處所示的衍射峰分別對應的衍射角為23.980°、76.900°，從圖3中看出，（111）晶面、（333）晶面處所示的衍射峰與10%zn含量的cdznte的衍射峰匹配良好，且所得cdznte薄膜沿（111）晶向擇優生長。

如圖4所示，用4200-scs半導體特性分析系統測量上述實施例制備的復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器在黑暗和252nm的紫外光照射條件下的i-v特性曲線，從圖4中可以看出，本發明的復合結構的gan/cdznte薄膜紫外光探測器與金屬電極形成歐姆接觸，接觸良好，且施加10v偏壓時，暗電流達到10^-10a，光照下到達10^-8a，光電流與暗電流之間的差值大，具有良好的響應特性。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種復合結構的GaN/CdZnTe薄膜紫外光探測器的制備方法，其步驟為：(1)將商用CdZnTe多晶體研磨成粉末作為升華源；(2)鍍有氮化鎵(GaN)的單晶硅片作為襯底，再用氮氣吹干，放入近空間升華反應室內；(3?將升華室內氣壓抽至5pa以下；開鹵素燈將升華源和襯底加熱到600℃、550℃；生長20min，冷卻至室溫，取出，即得到GaN/CdZnTe薄膜；(4)用蒸鍍法向上述GaN/CdZnTe薄膜表面蒸鍍金屬電極，再將金屬電極放在N2氛圍下退火，使GaN/CdZnTe與金屬電極之間形成更好的歐姆接觸，即制得復合結構的GaN/CdZnTe薄膜紫外光探測器。該方法使用的GaN襯底可以保證復合結構的GaN/CdZnTe薄膜紫外光探測器在高溫、強輻射環境下的使用，對紫外光也具有有良好的穩定性和光響應特性。

技術研發人員：沈悅;張宗坤;徐宇豪;沈意斌;黃健;顧峰;王林軍
受保護的技術使用者：上海大學
技術研發日：2017.05.08
技術公布日：2017.09.15