光电子器件的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种光电子器件。本实用新型的光电子器件包括由氟掺杂的MgxZn1-xO层形成的有源层以及设置在有源层上的金属电极层。本实用新型采用氟掺杂的MgxZn1-xO层作为有源层应用于光电子器件如紫外探测器或发光二极管中，相比于现有的此类光电子器件，本实用新型结构简单，且具有较强的光电流信号或者较高的发光强度。
【专利说明】光电子器件
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及半导体【技术领域】，特别是涉及一种光电子器件。
【背景技术】
[0002] 纤锌矿相宽禁带氧化物半导体MgxZni_x0 (可简写为MgZnO)是由纤锌矿相ZnO和 岩盐相MgO合金而成，其带隙理论上能够从3. 37eV连续调节至7. 8eV，可覆盖大部分近紫外 和中紫外区域，电学性能则可从半导体调谐至绝缘体，因此通过调节Mg组分X，可得到工作 在不同紫外波段、导电特性迥异的Mg xZni_x0合金薄膜。这一特点使得MgZnO作为电光转换 或光电转换的有源材料而在ZnO基激光二极管和深紫外探测器等光电子器件领域拥有更 大的优势，因而成为国际上广泛研究的焦点。MgZnO合金薄膜是一种较好的近紫外发光材 料，其高温区的光电性能特性尤其突出，而MgZnO深紫外探测器无论是在军事上还是在民 用方面都具有重大的应用价值，如火灾监测、臭氧监测及高温尾焰探测等。此外，高Mg组分 MgZnO合金薄膜中存在着更强的极化电场，因此对量子阱中的电子有着更强的限制作用，从 而可以大幅度提高光电子器件性能。
[0003] 但是随着Mg组分的不断增加，MgxZni_x0的带隙及电阻均在不断增加，这意味着在 深紫外区间，尤其是有着重要应用价值的日盲紫外波段（220?280nm)，合金薄膜的导电性 将变得很差。这是由于它的带隙比较宽（>4.43eV)，体电子浓度很低（〈10 15cnT3)，电子迁移 长度较短，因此显示出巨电阻的特征（>1〇9Ω)，这对以Mg xZni_x0作为有源层的光电子器件 应用来说非常不利。例如对于紫外探测器，无论其采用的是具有金属/n-Mg xZni_x0形式的光 导型或者肖特基型器件结构，还是采用具有n-MgxZnhO/p-MgxZnhO形式的二极管结构，若 其中有源层n-Mg xZni_x0电阻太高的话，会导致紫外探测器的光电流信号很弱。
[0004] 为了增强光电流信号、获得较高的信噪比，对薄膜进行掺杂而实现电性调控是行 之有效的方法之一。Ga是最常见的获得η-ZnO的掺杂方案，但是在Mg xzni_x0 (尤其是高Mg 组分MgxZni_x0)中，由于Mg和0的成键更强，导致Ga的替位掺杂效率较低，妨碍了 MgxZni_x0 合金薄膜电性调控目标的实现。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的一个目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种光电子器 件。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型提供了一种光电子器件，包括由氟掺杂的MgZnO 层形成的有源层以及设置在有源层上的金属电极层。
[0007] 在一种实施方式中，所述有源层仅由所述氟掺杂的MgZnO层构成。
[0008] 在一种实施方式中，所述光电子器件还可以包括衬底，所述氟掺杂的MgxZ ni_x0层 直接设置在所述衬底上。
[0009] 在一种实施方式中，所述光电子器件可以为光探测器件或光发射器件。
[0010] 在一种实施方式中，所述光探测器件可以为紫外探测器；所述光发射器件可以为 发光二极管。
[0011] 在一种实施方式中，所述氟掺杂的MgxZni_x0层的厚度可以在200纳米-1微米之 间。
[0012] 本实用新型还提供了一种光电子器件，包括p型Mgxzni_ x0层以及设置在p型 ?ν^Ζη^Ο层上的氣惨杂的?ν^Ζη^Ο层。
[0013] 在一种实施方式中，所述光电子器件可以为光探测器件或光发射器件。
[0014] 在一种实施方式中，所述光探测器件可以为紫外探测器；所述光发射器件可以为 发光二极管。
[0015] 在一种实施方式中，所述氟掺杂的Mgxzni_x0层的厚度在200纳米-1微米之间。
[0016] 在本实用新型中，MgZnO (也可以写作MgxZn^O (0〈χ〈1))，这样的材料是对已知材 料的一种表述，不是对其成分的限制。并且需要注意的是，本实用新型并不涉及对材料的改 进。在中国发明专利申请No. 201310244835. 7中已经公开了氟掺杂的MgZnO材料。氟掺杂 的MgZnO是对已知材料的一种表述，而不包含对材料的改进。
[0017] 本实用新型方法有以下三个优点：
[0018] 1、本实用新型中的有源层由氟元素掺杂的Mgxzni_x0薄膜形成。由于氟是η型掺杂 元素，且在卤素原子中与氧原子的半径大小最为接近（氧原子半径为0.66
【权利要求】
1. 一种光电子器件，其特征在于，包括由氟掺杂的MgZnO层形成的有源层以及设置在 有源层上的金属电极层。
2. 根据权利要求1所述的光电子器件，其特征在于，所述有源层仅由所述氟掺杂的 MgZnO层构成。
3. 根据权利要求1或2所述的光电子器件，其特征在于，还包括衬底，所述氟掺杂的 MgZnO层直接设置在所述衬底上。
4. 根据权利要求1或2所述的光电子器件，其特征在于，所述光电子器件为光探测器件 或光发射器件。
5. 根据权利要求4所述的光电子器件，其特征在于，所述光探测器件为紫外探测器；所 述光发射器件为发光二极管。
6. 根据权利要求1或2所述的光电子器件，所述氟掺杂的MgZnO层的厚度在200纳 米-1微米之间。
7. -种光电子器件，其特征在于，包括p型MgZnO层以及设置在p型MgZnO层上的氟掺 杂的MgZnO层。
8. 根据权利要求7所述的光电子器件，其特征在于，所述光电子器件为光探测器件或 光发射器件。
9. 根据权利要求8所述的光电子器件，其特征在于，所述光探测器件为紫外探测器；所 述光发射器件为发光二极管。
10. 根据权利要求7-9中任一项所述的光电子器件，其特征在于，所述氟掺杂的MgZnO 层的厚度在200纳米-1微米之间。
【文档编号】H01L33/36GK203871359SQ201420016958
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】刘利书, 梅增霞, 侯尧楠, 刘章龙, 梁会力, 刘尧平, 杜小龙 申请人:中国科学院物理研究所