同质衬底生长掺杂氧化镓薄膜的方法及光电探测器

文档序号:42419236发布日期:2025-07-11 19:08阅读:42来源:国知局

本发明涉及薄膜领域,尤其涉及一种同质衬底生长掺杂氧化镓薄膜的方法及光电探测器。


背景技术:

1、氧化镓(ga2o3)是一种具有超宽带隙的半导体材料,其带隙为4.8ev,理论临界击穿场强约8mv/cm;上述性能使其在高电压(约大于1000v),高功率(数千瓦及以上)电子器件领域具有优异的性能。氧化镓也被认为是光电探测器(如紫外线或x射线光电探测器)的理想候选材料。

2、根据目前的掺杂方法对氧化镓薄膜进行掺杂时,产生的晶格缺陷较多。

3、为此,需要一种新的生长掺杂氧化镓薄膜的方法,可以改善上述问题。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提供了一种同质衬底生长掺杂氧化镓薄膜的方法及光电探测器,以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。

2、根据本发明的一个方面,提供了一种同质衬底生长掺杂氧化镓薄膜的方法,包括:在掺杂有目标掺杂元素的氧化镓衬底上外延生长氧化镓薄膜;对氧化镓衬底和氧化镓薄膜进行退火处理,以便目标掺杂元素从氧化镓衬底中扩散到氧化镓薄膜中,得到掺杂氧化镓薄膜。

3、可选的,在根据本发明的方法中,在掺杂有目标掺杂元素的氧化镓衬底上外延生长氧化镓薄膜的步骤包括:采用金属有机物化学气相沉积法在氧化镓衬底上外延生长氧化镓薄膜。

4、可选的,在根据本发明的方法中,在氧化镓衬底上外延生长氧化镓薄膜时,生长温度为500-900℃,腔室气压为10-200torr。

5、可选的,在根据本发明的方法中,在氧化镓衬底上外延生长氧化镓薄膜时,镓源流量为10-300sccm,氧源流量为200-5000sccm。

6、可选的,在根据本发明的方法中,在氧化镓衬底上外延生长氧化镓薄膜时,托盘转速为0-240rpm。

7、可选的,在根据本发明的方法中,对氧化镓衬底和氧化镓薄膜进行退火处理时,退火温度为800-1100℃,退火时间为1-15min。

8、可选的,在根据本发明的方法中,氧化镓薄膜的厚度为1-2000nm。

9、可选的,在根据本发明的方法中,还包括:对初始氧化镓衬底依次进行有机溶剂清洗、食人鱼溶液清洗和boe清洗,得到氧化镓衬底。

10、可选的,在根据本发明的方法中,目标掺杂元素包括铁、锌、铜、镁、铝中的至少一种。

11、根据本发明的第二方面,提供了一种光电探测器,包括:氧化镓衬底;在氧化镓衬底上的掺杂氧化镓薄膜;在掺杂氧化镓薄膜的表面上设置的金属电极。

12、本发明的同质衬底生长掺杂氧化镓薄膜的方法中,使用同质衬底,即氧化镓衬底,不仅将掺杂有目标掺杂元素的氧化镓衬底作为仅有的杂质源,还能够降低衬底与氧化镓薄膜之间的晶格失配度。随后,对氧化镓衬底和氧化镓薄膜进行退火处理,通过退火工艺控制目标掺杂元素从氧化镓衬底中向上扩散掺杂到氧化镓薄膜中,同时也避免离子注入方法对晶格造成的损伤。

13、进一步的,由于本发明生长的薄膜晶格缺陷少,背景载流子浓度低,因此根据掺杂氧化镓薄膜制备的光电探测器的暗电流小,响应快,性能高。



技术特征:

1.一种同质衬底生长掺杂氧化镓薄膜的方法,包括:

2.如权利要求1所述的方法,其中,在掺杂有目标掺杂元素的氧化镓衬底上外延生长氧化镓薄膜包括:

3.如权利要求2所述的方法,其中,在所述氧化镓衬底上外延生长氧化镓薄膜时,生长温度为500-900℃,腔室气压为10-200torr。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,在所述氧化镓衬底上外延生长氧化镓薄膜时,镓源流量为10-300sccm,氧源流量为200-5000sccm。

5.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,在所述氧化镓衬底上外延生长氧化镓薄膜时,托盘转速为0-240rpm。

6.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,对所述氧化镓衬底和所述氧化镓薄膜进行退火处理时,退火温度为800-1100℃,退火时间为1-15min。

7.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,所述氧化镓薄膜的厚度为1-2000nm。

8.如权利要求1-3中任一项所述的方法,还包括:

9.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,所述目标掺杂元素包括铁、锌、铜、镁、铝中的至少一种。

10.一种光电探测器,包括:


技术总结
本发明提供了一种同质衬底生长掺杂氧化镓薄膜的方法及光电探测器。一种同质衬底生长掺杂氧化镓薄膜的方法,包括:在掺杂有目标掺杂元素的氧化镓衬底上外延生长氧化镓薄膜;对氧化镓衬底和氧化镓薄膜进行退火处理,以便目标掺杂元素从氧化镓衬底中扩散到氧化镓薄膜中,得到掺杂氧化镓薄膜。

技术研发人员:侯小虎,李晨,赵晓龙,周选择,徐光伟,龙世兵
受保护的技术使用者:中国科学技术大学
技术研发日:
技术公布日:2025/7/10
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