一种判断p型铝镓氮材料的方法
【专利摘要】本发明涉及一种判断p型AlGaN材料的方法，包括如下步骤：1)将待测AlGaN材料作为有源层制成AlGaN基紫外探测器；2)对AlGaN紫外探测器外加偏压，测得AlGaN紫外探测器的响应光谱；3)根据响应度随着负偏压的变化和响应光谱形状的变化，判断AlGaN材料是否为p型。本发明将待测材料制成紫外探测器，外加偏负压后，观察响应度的变化和光谱变化，如果随着反向偏压的增加，响应度会显著增加，而且响应光谱形状也会变得更平，长波和短波处的响应度会越来越接近，则判断是p型。反之，如果响应光谱的形状几乎没有变化，则判断是n型；利用该方法可以较准确地判断Al组分比较高AlGaN材料是否p型。
【专利说明】
一种判断P型铝镓氮材料的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种判断P型铝镓氮材料的方法，属于半导体材料和器件检测技术领域。
【背景技术】
[0002]作为第三代半导体，氮化镓(GaN)及其系列材料(包括氮化铝、铝镓氮、铟镓氮、氮化铟)以其禁带宽度大、光谱范围宽(覆盖了从紫外到红外全波段)、耐高温性和耐腐蚀性好等特点在光电子学和微电子学领域内都有巨大的应用价值。其中日盲紫外探测器、深紫外LED、深紫外激光器是几种非常重要的GaN基光电子器件，在导弹告警、紫外通信、火灾监测、环境消毒等领域有着重要的应用价值，受到了人们极大地关注。
[0003]然而，AlGaN材料是否为P型是无法单从结构上判断的，而且由于受主杂质电离能过大，即便采用本领域常规的检测方法如霍尔效应测量法也无法准确判断是否为高质量的P型AlGaN材料。因此，寻找一种准确鉴别P型AlGaN材料的方法，对于AlGaN光电子材料和器件的发展具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明提供一种判断P型AlGaN材料的方法，尤其是可准确判断较高Al组分的AlGaN材料是否P型。本发明所述判断方法准确性高、操作方便，为制备高质量的P型AlGaN材料提供保证，对于AlGaN光电子材料和器件的发展具有十分重要的意义。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]—种判断P型AlGaN材料的方法，包括如下步骤:
[0007]I)将待测AlGaN材料作为有源层制成AlGaN基紫外探测器；
[0008]2)对AlGaN紫外探测器外加偏压，测得AlGaN紫外探测器的响应光谱；
[0009]3)根据响应度和响应光谱的变化，判断AlGaN材料是否为p型。
[0010]本发明将待测AlGaN材料作为有源层制成紫外探测器，外加偏负压后，观察响应度的变化和光谱变化，如果随着反向偏压的增加，响应度会有微小的增加，响应光谱的形状几乎没有变化，则判断是η型；如果随着反向偏压的增加，响应度会显著增加，而且响应光谱形状也会变得更平，长波和短波处的响应度会越来越接近，则判断是P型。利用该方法可以较准确地判断AlGaN材料是否P型。
[0011]本发明所述判断方法中，所述的AlGaN基紫外探测器包括:
[0012]—衬底；
[0013]—高η型掺杂浓度层，该高η型掺杂浓度层制作在衬底上；
[0014]—有源层，该有源层制作在高η型掺杂浓度层的上面，该有源层的面积小于高η型掺杂浓度层，该有源层由待测AlGaN材料组成；
[0015]— η型肖特基接触电极，该肖特基电极制作在有源层上；
[0016]一 η型欧姆接触电极，该η型欧姆接触电极制作在高η型掺杂浓度层上。
[0017]其中，所述的衬底为蓝宝石、硅、氮化镓、氮化铝或碳化硅材料。
[0018]其中，所述的高η型掺杂浓度层为高电子浓度的η型AlGaN材料，其厚度为1-10 μ m，电子浓度为 I X 118-1 X 120Cm 3。
[0019]其中，所述的有源层为待测AlGaN材料，其厚度为0.1-1ym0
[0020]其中，所述的η型肖特基接触电极可选自本领域常用的透明电极，优选Ni/Au、ΙΤ0、石墨烯，其入射光的透过率为30%以上；
[0021]其中，所述的η型欧姆接触电极为点结构或环形结构；
[0022]上述AlGaN基紫外探测器的制备方法包括如下步骤:
[0023]I)在衬底上制备高η型掺杂浓度层；
[0024]2)在高η型掺杂浓度层上制备有源层；
[0025]3)对高η型掺杂浓度层和有源层刻蚀台阶结构，且有源层的刻蚀须露出高η型掺杂浓度层；
[0026]4)在有源层上制备η型肖特基电极；
[0027]5)在高η型掺杂浓度层上制备η型欧姆接触电极，得到AlGaN基紫外探测器的管芯，封装管壳制成AlGaN基紫外探测器。
[0028]本发明所述的判断方法中，所述偏压为-30V-0V，优选-10V-0V。
[0029]本发明将待测AlGaN材料作为有源层制成紫外探测器，外加偏负压后，依据响应度的变化和光谱变化可以准确地判断AlGaN材料是否为P型，从而为制备高质量的P型AlGaN材料提供保证，对于AlGaN光电子材料和器件的发展具有十分重要的意义。
【附图说明】
[0030]图1是本发明所述AlGaN基紫外探测器结构示意图；
[0031]图2是实施例1的响应光谱；
[0032]图3是实施例2的响应光谱。
[0033]图中，10、衬底；11、高η型掺杂浓度层；12、有源层；13、η型肖特基接触电极；14、η
型欧姆接触电极。
【具体实施方式】
[0034]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0035]本发明实施例中利用MOCVD设备将待测材料Ala25Gaa75N制成紫外探测器，步骤如下:
[0036]I)以蓝宝石为衬底10，在衬底上制成高η型掺杂浓度层n+-Ala25Gaa75N层11，其厚度为2 μ m、电子浓度为5 X 118Cm 3;
[0037]2)在高η型掺杂浓度层上以待测Ala25Gaa75N材料制作有源层Ala25Gall75N层12，其厚度为0.2μπι;
[0038]3)将高η型掺杂浓度层和有源层用干法刻蚀方法刻出台阶结构，其中有源层的蚀刻需要露出高η型掺杂浓度层；
[0039]4)用光刻、镀膜等方法在有源层上作出η型肖特基接触电极13 (Ni/Au电极，其中N1、Au厚度分别为3nm、5nm);并在500°C退火5分钟来实现肖特基透明电极和改善肖特基接触特性；
[0040]5)用光刻、镀膜等方法在高η型掺杂浓度层上制作η型欧姆接触电极14(Ti/Al/Ti/Au 电极，其中 T1、Al、T1、Au 厚度依次分别为 15nm、250nm、50nm、150nm)，得至Ij AlGaN 基紫外探测器的管芯；
[0041]将衬底减薄至100 μ m，管芯尺寸为300 μ mX 300 μ m，然后进行管芯分割，封装管壳制成AlGaN基紫外探测器。
[0042]其中，所述的衬底还为硅、氮化镓、氮化铝或碳化硅材料。
[0043]实施例1 一种判断AlGaN材料的方法
[0044]包括如下步骤:
[0045]I)将待测AlGaN材料按照上述方法制成AlGaN基紫外探测器；
[0046]2)在紫外探测器的电极上分别外加偏压0V、_5V，测量AlGaN紫外探测器的响应光谱，如图2所示；
[0047]3)由图2可知，器件的量子效率与波长关系不大，响应光谱非常平整，而且即使在-5V偏压下，响应光谱几乎没有变化，因此判断AlGaN材料为η型。
[0048]实施例2 —种判断AlGaN材料的方法
[0049]包括如下步骤:
[0050]I)将另一待测AlGaN材料按照上述方法制成AlGaN基紫外探测器；
[0051]2)在紫外探测器的电极上分别外加偏压0V、-5V、-10V，测量AlGaN紫外探测器的响应光谱，如图3所示；
[0052]3)由图3可知，在OV偏压下，器件的量子效率与入射光波长关系很大，随着波长变短，探测器的量子效率明显下降；在_5￥偏压下，器件的量子效率明显增加，而且长波和短波的量子效率差别变小，响应光谱相对变平整；进一步增加反向偏压到-10V，器件的量子效率进一步显著增加，响应光谱也更加平整，因此判断AlGaN材料为P型。
[0053]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1.一种判断P型AlGaN材料的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)将待测AlGaN材料作为有源层制成AlGaN基紫外探测器； 2)对AlGaN紫外探测器外加偏压，测得AlGaN紫外探测器的响应光谱； 3)根据响应度和响应光谱的变化，判断AlGaN材料是否为p型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的AlGaN基紫外探测器包括: 一衬底； 一高η型掺杂浓度层，该高η型掺杂浓度层制作在衬底上； 一有源层，该有源层制作在高η型掺杂浓度层的上面，该有源层的面积小于高η型掺杂浓度层； 一 η型肖特基接触电极，该肖特基电极制作在有源层上； 一 η型欧姆接触电极，该η型欧姆接触电极制作在高η型掺杂浓度层上。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的衬底选自蓝宝石、硅、氮化镓、氮化招或碳化娃材料。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的高η型掺杂浓度层为η型AlGaN材料，其厚度为1-10 μ m，电子浓度为I X 118-1 X 120Cm 3。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的有源层厚度为0.1-1 μ m。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的η型肖特基接触电极选自Ni/Au、ITO或石墨烯透明电极。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的η型欧姆接触电极为点结构或环形结构。8.根据权利要求2-7任一所述的方法，其特征在于，所述AlGaN基紫外探测器的制备方法包括如下步骤: 1)在衬底上制备高η型掺杂浓度层； 2)在高η型掺杂浓度层上制备有源层； 3)对高η型掺杂浓度层和有源层刻蚀台阶结构，且有源层的刻蚀须露出高η型掺杂浓度层; 4)在有源层上制备η型肖特基电极； 5)在高η型掺杂浓度层上制备η型欧姆接触电极，得到AlGaN基紫外探测器的管芯，封装管壳制成AlGaN基紫外探测器。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏压为-30V-0V。
【文档编号】G01R31/26GK106033105SQ201510102655
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月9日
【发明人】周梅, 李春燕, 韩萍, 刘玉颖, 沈慧星
【申请人】中国农业大学