本发明属于半导体光电探测器技术领域，尤其涉及一种znmgo紫外探测器。
背景技术
紫外探测技术可用于军事通信、导弹尾焰探测、火灾预警、环境监测、生物效应等方面，无论在军事上还是在民用上都有广泛的应用。由于大气层的强烈吸收，使得太阳辐射中波长低于280nm的紫外线在地表几乎不存在，这一紫外波段被形象的称为日盲波段。工作在这一波段的日盲紫外探测器不受太阳辐射的干扰，具有更高的灵敏度，可用于导弹预警等方面，因此受到了人们广泛的关注。
己投入商用的紫外探测器主要有硅探测器、光电倍增管和半导体探测器。硅基紫外光电管需要附带滤光片，光电倍增管则需要在高电压下工作，而且体积笨重、效率低、易损坏且成本较高，对于实际应用有一定的局限性。相对硅探测器和光电倍增管来说，由于半导体材料具有携带方便、造价低、响应度高等优点而备受关注。
目前研究较多的半导体材料主要有iii-v族的合金algan和ii-vi族的合金znmgo。目前报道的gan通过掺入铝能把能带调宽到日盲区，并制作成msm和p-n等结构的探测器。但是algan的生长温度高，而且高铝组份的合金结晶质量差。znmgo由于具有宽的带隙调节范围(从3.37ev到7.8ev)、强的抗辐射能力、高的电子饱和漂移速度、匹配的单晶衬底(zno和mgo)、容易合成、无毒无害、资源丰富和环境友好等优势，是制备宽禁带紫外探测器，特别是日盲紫外探测器的候选材料之一。
当znmgo薄膜材料中的mg组分比例较高时，其带隙也相对较高，材料呈立方相结构，而mg组分比例较低时，其带隙也相对较低，材料呈成六角相结构，但当其带隙位于日盲区域时，mg的组分比例与zn的组分比例大致接近，材料可能会出现分相，从而影响薄膜的晶体质量与器件的综合性能。如何解决分相的问题，是znmgo基日盲紫外探测器制备所面临的关键科学问题之一。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种znmgo紫外探测器，该紫外探测器中的znmgo薄膜具有单一立方相。
本发明提供了一种znmgo紫外探测器，包括：
znmgo薄膜层；所述znmgo薄膜层的晶体结构为立方相；
所述znmgo薄膜层按照以下方法制备：
以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中生长znmgo薄膜层。
优选的，所述znmgo薄膜层的吸收截至边为220～240nm。
优选的，所述znmgo薄膜层的厚度为100～600nm。
优选的，所述znmgo紫外探测器的光响应截止边为275～350nm。
优选的，包括：
衬底；
设置于衬底上的znmgo薄膜层；
设置于znmgo薄膜层上的电极层。
优选的，还包括设置于叉指电极上的电极粒。
优选的，所述有机锌化合物为二乙基锌和/或二甲基锌；所述有机镁化合物为二甲基二茂镁和/或二茂镁。
优选的，所述有机锌化合物以第一保护气体作为载气；所述第一保护气体的流速为10～20ml/min；所述有机镁化合物以第二保护气体作为载体；所述第二保护气体的流速为10～100ml/min；所述氧气的流速为150～1850ml/min。
优选的，所述生长的温度为350℃～550℃；所述生长的时间为0.5～5h；所述生长的真空度为1×104～3×104pa。
优选的，生长结束后，降温至室温，得到znmgo薄膜；所述降温的速率为1～15℃/min。
本发明提供了一种znmgo紫外探测器，包括：znmgo薄膜层；所述znmgo薄膜层的晶体结构为立方相；所述znmgo薄膜层按照以下方法制备：以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中生长znmgo薄膜层。与现有技术相比，本发明使用金属有机化合物化学气相沉积法制备znmgo薄膜，其气流与衬底平行，且生长温度较低，使制备得到的znmgo薄膜层具有结晶质量高，不出现分相，吸收截至边陡峭等特点，进而使包含znmgo薄膜层的紫外探测器具有较好的光效应能力，无需调解znmgo薄膜层的光吸收截止边即可调节器件的光响应截止边，而且制备工艺简单，反应过程容易控制。
附图说明
图1为本发明提供的znmgo紫外光探测器的结构示意图；
图2为本发明实施例1～2中得到的znmgo薄膜层的紫外-可见光吸收光谱图；
图3为本发明实施例1～2中得到的znmgo紫外探测器的光响应谱图；
图4为本发明实施例5中得到的znmgo薄膜的扫描电镜照片；
图5为本发明实施例5中得到的znmgo薄膜的x射线衍射谱图；
图6为本发明实施例5中得到的znmgo薄膜的紫外-可见光吸收光谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种znmgo紫外探测器，包括：
znmgo薄膜层；所述znmgo薄膜层的晶体结构为立方相；
所述znmgo薄膜层按照以下方法制备：
以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中生长znmgo薄膜层。
其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
按照本发明，所述znmgo紫外探测器优选包括：
衬底；
设置于衬底上的znmgo薄膜层；
设置于znmgo薄膜层上的电极层。
其中，所述衬底为本领域技术人员熟知的衬底即可，并无特殊的限制，本发明中优选为蓝宝石衬底、表面覆盖后二氧化硅层的硅片或石英玻璃；所述衬底优选经清洗干燥后再用于生长znmgo薄膜层；所述清洗的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，本发明中优选为依次使用三氯乙烯、丙酮与乙醇清洗；所述干燥优选采用干燥的氮气吹干。
所述衬底上设置有znmgo薄膜层，所述znmgo薄膜层的晶体结构为立方相；所述znmgo薄膜层的吸收截至边优选为220～240nm，更优选为位于230nm附近，且所述吸收截至边十分陡峭；所述znmgo薄膜层的厚度优选为100～600nm，更优选为200～500nm，再优选为300～500nm，最优选为400nm；所述znmgo薄膜层中mg的摩尔百分数优选为zn与mg的摩尔比优选为(1～4)：(9～6)，更优选为(1.5～4)：(8.5～5)，再优选为(1.8～4)：(8.2～5)，最优选为(1.8～3.9)：(8.2～6.1)；在本发明提供的一些实施例中，所述zn与mg的摩尔比优选为3：7；在本发明提供的一些实施例中，所述zn与mg的摩尔比优选为1.8：8.2；在本发明提供的另一些实施例中，所述zn与mg的摩尔比优选为3.9：6.1。
所述znmgo薄膜层按照以下方法制备：以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中生长znmgo薄膜。
其中，所述有机锌化合物为本领域技术人员熟知的有机锌化合物即可，并无特殊的限制，本发明中优选为二烷基锌，更优选为烷基碳原子数为1～5的二烷基锌，再优选为二乙基锌和/或二甲基锌；所述有机镁化合物为本领域技术人员熟知的有机镁化合物即可，并无特殊的限制，本发明中优选为二茂镁和/或二烷基二茂镁；所述二烷基二茂镁中烷基的碳原子数优选为1～5，更优选为1～3，再优选为1～2。
本发明以有机锌化合物作为锌源，其以第一保护气体作为载气；所述第一保护气体为本领域技术人员熟知的保护气体即可，并无特殊的限制，本发明中优选为氮气，更优选为高纯氮气；所述第一保护气体的流速优选为10～20ml/min，更优选为12～20ml/min，再优选为14～18ml/min，最优选为16ml/min。
本发明以有机镁化合物作为镁源，其以第二保护气体为载体；所述第二保护气体为本领域技术人员熟知的保护气体即可，并无特殊的限制，本发明中优选为氮气，更优选为高纯氮气；所述第二保护气体的流速优选为10～100ml/min，更优选为20～100ml/min，再优选为30～80ml/min；在本发明提供的一些实施例中，所述第二保护气体的流速优选为30ml/min；在本发明提供的一些实施例中，所述第二保护气体的流速优选为50ml/min；在本发明提供的另一些实施例中，所述第二保护气体的流速优选为80ml/min。
znmgo薄膜中锌与镁的摩尔浓度比可使用不同的载气比例来调节。
在通入氧气的金属有机化合物化学气相沉积设备中的衬底上生长znmgo薄膜；所述氧气的流速优选为150～1850ml/min，更优选为300～1500ml/min，再优选为400～1200ml/min，再优选为400～1000ml/min，再优选为400～800ml/min，再优选为400～600ml/min，最优选为550ml/min；所述生长的温度优选为350℃～550℃，更优选为400℃～550℃，再优选为450℃～550℃，最优选为500℃～550℃；所述生长的时间优选为0.5～5h，更优选为1～4h，再优选为1～3h，最优选为2h；所述生长的真空度优选为1×104～3×104pa，更优选为1.5×104～2.5×104pa，再优选为2×104pa。
生长结束后，关闭有机源，优选降温至室温，得到znmgo薄膜；所述降温的速率优选为1～15℃/min，更优选为2～12℃/min，再优选为2～10℃/min，再优选为4～8℃/min，最优选为5～6℃/min。
本发明使用金属有机化合物化学气相沉积法制备znmgo薄膜层，其气流与衬底平行，且生长温度较低，使制备得到的znmgo薄膜层具有结晶质量高，不出现分相，吸收截至边陡峭等特点，在光电器件的制备方法具有潜在的应用前景，而且制备工艺简单，反应过程容易控制。
所述znmgo薄膜层上设置有电极层；所述电极层为本领域技术人员熟知的不连续的电极层即可，并无特殊的限制，本发明中优选为叉指电极层、嵌套的环形电极层或并列的方形电池层；所述叉指电极为本领域技术人员熟知的叉指电极即可，并无特殊的限制，本发明中优选为金叉指电极；所述电极层的厚度优选为30～100nm；所述电极层的制备方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，本发明中优选采用蒸镀后刻蚀的得到电极层；所述蒸镀的电流优选为10～140a，更优选为50～140a，再优选为100～140a；所述蒸镀优选在真空镀膜机中进行；所述蒸镀时的气压优选为1×10-3～1×10-2pa；所述蒸镀时电极原料的质量优选为5～500mg，更优选为10～400mg，再优选为30～300mg，再优选为50～200mg，最优选为50～100mg；所述刻蚀的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，本发明中优选先经光刻后再进行湿法刻蚀。
按照本发明，所述znmgo紫外光探测器优选还包括设置于电极层上的电极粒；所述电极粒为本领域技术人员熟知的电极粒即可，并无特殊的限制，本发明中优选为in电极。
图1为本发明提供的znmgo紫外光探测器的结构示意图。
本发明使用金属有机化合物化学气相沉积法制备znmgo薄膜，其气流与衬底平行，且生长温度较低，使制备得到的znmgo薄膜层具有结晶质量高，不出现分相，吸收截至边陡峭等特点，进而使包含znmgo薄膜层的紫外探测器具有较好的光效应能力，无需经调解znmgo薄膜层的光吸收截止边即可调节器件的光响应截止边，而且制备工艺简单，反应过程容易控制。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种znmgo紫外探测器进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售；实施例中所用衬底的厚度0.45～0.55mm，尺度2英寸的圆片，切割后大约5-10mm×5-10mm的方块。
实施例1
1.1使用三氯乙烯，丙酮，乙醇分别清洗蓝宝石衬底，然后用干燥的氮气吹干。(衬底的厚度0.45～0.55mm，尺度2英寸的圆片，切割后大约5-10mm×5-10mm的方块)
1.2将1.1中的蓝宝石衬底置放入mocvd生长设备中，调节生长温度450℃，生长室真空度1×104pa，使用二乙基锌作为锌源，二甲基茂镁作为镁源，锌和镁的摩尔浓度比使用不同的高纯氮气载气比例来调节，通入氧气流速为150ml/min，二乙基锌管路的载气流速为15ml/min,二甲基茂镁管路的载气流速为50ml/min。
1.3生长2小时，关闭有机源，以5℃/min的降温速率降低温度，最终降低到室温，取出衬底，得到生长有znmgo薄膜层的衬底。
1.4将1.3中得到的样品放入真空镀膜机中，在气压为1×10-3pa的条件下，使用蒸发电流140a，将50mgau颗粒蒸镀到样品表面。
1.5将1.4中得到的样品通过光刻和湿法刻蚀表面的得到金叉指电极，在叉指电极上按压in粒得到msm结构的znmgo紫外探测器。
对实施例1中得到的znmgo薄膜层的紫外-可见光吸收光谱进行检测，得到其图谱如图2所示，从图中可以看出，znmgo薄膜层的光吸收截止边位于230nm附近。
对实施例1中得到的znmgo紫外探测器的光响应进行检测，得到其光响应图谱如图3所示，从图中可以看出实施例1中的探测器的光响应截止边位于350nm附近。
实施例2
为了检验氧气流量对于器件制备的影响，只改变氧气的流量，其他条件与实施例1相同，得到一系列紫外光探测器件。氧气流量分别为750ml/min，1350ml/min，1850ml/min。
图2为znmgo薄膜层的紫外-可见光吸收图谱，从图中可以看出，随着氧气流量的变化，znmgo薄膜层的光吸收截止边没有发生变化，均位于230nm附近。
对实施例2中得到的znmgo紫外探测器的光响应进行检测，得到其光响应图谱如图3所示，从图中可以看出不同氧气流量条件制备的器件的光响应截止边发生了明显的变化，从350nm变化到275nm附近。
实施例3
3.1使用三氯乙烯，丙酮，乙醇分别清洗蓝宝石衬底，然后用干燥的氮气吹干。(衬底的厚度0.45～0.55mm，尺度2英寸的圆片，切割后大约5-10mm×5-10mm的方块)
3.2将3.1中的蓝宝石衬底置放入mocvd生长设备中，调节生长温度450℃，生长室真空度1×104pa，使用二乙基锌作为锌源，二甲基茂镁作为镁源，锌和镁的摩尔浓度比使用不同的高纯氮气载气比例来调节，通入氧气流速为150ml/min，二乙基锌管路的载气流速为15ml/min,二甲基茂镁管路的载气流速为80ml/min。
3.3生长2小时，关闭有机源，以5℃/min的降温速率降低温度，最终降低到室温，取出衬底，得到生长有znmgo薄膜层的衬底。
3.4将3.3中得到的样品放入真空镀膜机中，在气压为1×10-3pa的条件下，使用蒸发电流140a，将50mgau颗粒蒸镀到样品表面。
3.5将3.4中得到的样品通过光刻和湿法刻蚀表面的得到金叉指电极，在叉指电极上按压in粒得到msm结构的znmgo紫外探测器。
对实施例3中得到的znmgo紫外光探测器进行检测，得到其响应度约为20毫安/瓦，响应吸收边位于350nm；znmgo薄膜的光吸收截至边为220nm。
实施例4
4.1使用三氯乙烯，丙酮，乙醇分别清洗蓝宝石衬底，然后用干燥的氮气吹干。
4.2将4.1中的蓝宝石衬底置放入mocvd生长设备中，调节生长温度450℃，生长室真空度1×104pa，使用二乙基锌作为锌源，二甲基茂镁作为镁源，锌和镁的摩尔浓度比使用不同的高纯氮气载气比例来调节，通入氧气流速为150ml/min，二乙基锌管路的载气流速为15ml/min,二甲基茂镁管路的载气流速为30ml/min。
4.3生长2小时，关闭有机源，以5℃/min的降温速率降低温度，最终降低到室温，取出衬底，得到生长有znmgo薄膜层的衬底。
4.4将4.3中得到的样品放入真空镀膜机中，在气压为1×10-3的条件下，使用蒸发电流140a，将50mgau颗粒蒸镀到样品表面。
4.5将4.4中得到的样品通过光刻和湿法刻蚀表面的得到金叉指电极，在叉指电极上按压in粒得到msm结构的znmgo紫外探测器
实施例4中得到的znmgo紫外光探测器进行检测，得到其响应度约为20毫安/瓦，响应吸收边位于350nm；znmgo薄膜的光吸收截至边为240nm。
实施例5
5.1使用三氯乙烯，丙酮，乙醇分别清洗蓝宝石衬底，然后用干燥的氮气吹干。
5.2将步骤5.1中的蓝宝石衬底置放入mocvd生长设备中，调节生长温度550℃，生长室真空度2×104pa，使用二乙基锌作为锌源，二甲基茂镁作为镁源，锌和镁的摩尔浓度比使用不同的高纯氮气载气比例来调节，通入氧气流速为550ml/min，二乙基锌管路的载气流速为16ml/min，二甲基茂镁管路的载气流速为50ml/min。
5.3生长2小时，关闭有机源，以5℃/min的速率降低温度，最终降低到室温，取出衬底，得到znmgo薄膜，薄膜中zn与mg的摩尔比为3:7。
利用扫描电子显微镜(sem)对实施例5中得到的znmgo薄膜进行分析，得到其扫描电镜照片，如图4所示，从图4中可以看出，实施例5中得到的znmgo薄膜厚度均匀，大约为400nm。
利用x射线对实施例5中得到的znmgo薄膜进行分析，得到其x射线衍射(xrd)谱图，如图5所示。由图5可以看出，所得的薄膜均为立方相结构，没有其他的晶体存在，xrd的吸收峰很尖锐，说明结晶质量较高。
对实施例5中得到的znmgo薄膜的紫外-可见光吸收光谱进行检测，得到其uv-vis谱图，如图6所示。从图6中可以看出吸收截止边十分陡峭的，其截止边位于230nm附近。
实施例6
6.1使用三氯乙烯，丙酮，乙醇分别清洗蓝宝石衬底，然后用干燥的氮气吹干。
6.2将步骤6.1中的蓝宝石衬底置放入mocvd生长设备中，调节生长温度550℃，生长室真空度2×104pa，使用二乙基锌作为锌源，二甲基茂镁作为镁源，锌和镁的摩尔浓度比使用不同的高纯氮气载气比例来调节，通入氧气流速为550ml/min，二乙基锌管路的载气流速为16ml/min,二甲基茂镁管路的载气流速为80ml/min。
6.3生长2小时，关闭有机源，以5℃/min的速率降低温度，最终降低到室温，取出衬底，得到znmgo薄膜，薄膜中zn与mg的摩尔比为1.8:8.2。
对实施例6中得到的znmgo薄膜的紫外-可见光吸收光谱进行检测，其吸收边位于220nm左右。
实施例7
7.1使用三氯乙烯，丙酮，乙醇分别清洗蓝宝石衬底，然后用干燥的氮气吹干。
7.2将步骤7.1中的蓝宝石衬底置放入mocvd生长设备中，调节生长温度550℃，生长室真空度2×104pa，使用二乙基锌作为锌源，二甲基茂镁作为镁源，锌和镁的摩尔浓度比使用不同的高纯氮气载气比例来调节，通入氧气流速为550ml/min，二乙基锌管路的载气流速为16ml/min，二甲基茂镁管路的载气流速为30ml/min。
7.3生长2小时，关闭有机源，以5℃/min的速率降低温度，最终降低到室温，取出衬底，得到znmgo薄膜，薄膜中zn与mg的摩尔比为3.9:6.1。
对实施例6中得到的znmgo薄膜的紫外-可见光吸收光谱进行检测，可以得到znmgo薄膜，吸收边位于240nm左右。
实施例8
8.1使用三氯乙烯，丙酮，乙醇分别清洗蓝宝石衬底，然后用干燥的氮气吹干。
8.2将步骤8.1中的蓝宝石衬底置放入mocvd生长设备中，调节生长温度550℃，生长室真空度2×104pa，使用二乙基锌作为锌源，二茂镁作为镁源，锌和镁的摩尔浓度比使用不同的高纯氮气载气比例来调节，通入氧气流速为550ml/min，二乙基锌管路的载气流速为16ml/min，二茂镁管路的载气流速为50ml/min。
8.3生长2小时，关闭有机源，以5℃/min的速率降低温度，最终降低到室温，取出衬底，得到znmgo薄膜。
对实施例8中得到的znmgo薄膜的紫外-可见光吸收光谱进行检测，，其吸收边位于230nm左右。
实施例9
9.1使用三氯乙烯，丙酮，乙醇分别清洗蓝宝石衬底，然后用干燥的氮气吹干。
9.2将步骤9.1中的蓝宝石衬底置放入mocvd生长设备中，调节生长温度550℃，生长室真空度2×104pa，使用二甲基锌作为锌源，二甲基茂镁作为镁源，锌和镁的摩尔浓度比使用不同的高纯氮气载气比例来调节，通入氧气流速为550ml/min，二甲基锌的载气流速为16ml/min，二甲基茂镁管路的载气流速为50ml/min。
9.3生长2小时，关闭有机源，以5℃/min的速率降低温度，最终降低到室温，取出衬底，得到znmgo薄膜。
对实施例9中得到的znmgo薄膜的紫外-可见光吸收光谱进行检测，其可以得到znmgo薄膜，吸收边位于230nm左右。
实施例10
10.1使用三氯乙烯，丙酮，乙醇分别清洗蓝宝石衬底，然后用干燥的氮气吹干。
10.2将步骤10.1中的蓝宝石衬底置放入mocvd生长设备中，调节生长温度550℃，生长室真空度2×104pa，使用二乙基锌作为锌源，二甲基茂镁作为镁源，锌和镁的摩尔浓度比使用不同的高纯氮气载气比例来调节，通入氧气流速为550ml/min，二乙基锌管路的载气流速为16ml/min，二甲基茂镁管路的载气流速为50ml/min。
10.3生长1小时，关闭有机源，以5℃/min的速率降低温度，最终降低到室温，取出衬底，得到znmgo薄膜。
对实施例10中得到的znmgo薄膜的紫外-可见光吸收光谱进行检测，其吸收边位于230nm左右，厚度约为200nm。