一种点阵式磁光电器件及其制备方法与流程

本发明涉及光电器件领域，具体的说是一种点阵式磁光电器件及其制备方法。

背景技术：
当前受限于摩尔定律，实现磁场调控下的半导体电子器件给传统半导体电子工业带来了新的希望,因为它自然地结合了电和磁性能，给未来的半导体器件在电场调控基础之上，还提供了一种新的磁场调控手段。到目前为止,各种半导体材料电输运性能都可以很好地通过磁场来调节,并由此制备出基于半导体的磁器件。但是，光电子器件,作为半导体电子产品的另一个重要分支,其性能随磁场调控还没有得到特别的重视和研究。

技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种点阵式磁光电器件及其制备方法。本发明的目的是这样实现的：一种点阵式磁光电器件的制备方法，包括以下步骤：步骤1、选取GaAs进行光刻，其中光刻步骤为：步骤101、分别用丙酮、无水乙醇和去离子水对GaAs表面进行超声清洗以去除灰尘和有机物；步骤102、将步骤101中清洗后的GaAs放入烘箱以100℃烘烤1分钟以去除GaAs表面吸附的气体；步骤103、将光刻胶滴入步骤102烘烤后的GaAs表面，采用转速3000转/分钟，匀胶一分钟；步骤104、将步骤103中甩好胶的GaAs放入烘箱采用100℃烘烤1分钟以烘干胶体；步骤105、对步骤104中烘烤后的GaAs进行曝光；步骤106、将曝光好的GaAs放入烘箱以120℃烘烤2分钟；步骤107、将步骤106中烘烤后的GaAs放入显影液显影；步骤2、将步骤1中光刻好的GaAs进行离子注入，所述离子注入方法采用40keV能量加速氮离子进行掺杂，得到点阵式GaAs器件；步骤3、制作电极，所述制作电极的步骤包括：步骤301、用磁控溅射台在步骤2制备的点阵式GaAs器件表面制备至少2个银电极；步骤302、将步骤301中制备了银电极的GaAs器件表面进行超声波清洗以去除光刻胶；步骤303、烘干步骤302清洗后的GaAs器件。优选的，步骤2中所述离子注入的深度为0.06μm，掺杂浓度为1×1015-1×1017atom/cm3。优选的，步骤3中制作的电极厚度为30nm。优选的，步骤302超声波清洗方法包括分别用丙酮、无水乙醇和去离子水对GaAs器件表面进行超声清洗。进一步，根据上述方法制备的一种点阵式磁光电GaAs器件，该点阵式磁光电器件为点阵式结构且其每对电极间电压随外磁场的增大呈线性增大。本发明的优点在于：本发明制备的点阵式磁光电器件为有图案的、周期性排列的、点阵式GaAs光电器件。由于GaAs上注入部分和未注入部分浓度不同,阵列中的每个GaAs阵点可以认为是一个p-n结，这种周期点阵的GaAs器件的光电压可以随外加磁场线性增加；而且对比没有周期点阵的GaAs器件，具有周期点阵结构的GaAs器件其磁场灵敏度比没有点阵的大两个数量级；光电压的温度依赖性进一步显示,磁光电效应的增强源于阵列中阵点之间的耦合,此时载流子的扩散长度接近于GaAs器件阵点间的距离；与磁电子器件相比，光电子器件的磁场线性响应既无需外加电场驱动，又具有高的灵敏度，这种在低磁场下的磁光电效应使得未来电子器件直接融入在磁、光、电各个领域，有可能具有广泛的应用的前景。最后，磁场调控光电压也给现在的光伏工业提供一些新的思路。附图说明图1为本发明制备的GaAs器件通过EDX得到的器件图；图2为本发明制备的GaAs器件结构示意图及测试图；图3为本发明制备的GaAs器件在有无光照、有无外磁场条件下的电压变化曲线；图4为本发明制备的GaAs器件在室温下不同阵点间距下的电压随外磁场变化曲线。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步描述。本发明为一种点阵式磁光电器件的制备方法，包括以下步骤：步骤1、选取GaAs进行光刻，其中光刻步骤为：步骤101、分别用丙酮、无水乙醇和去离子水对GaAs表面进行超声清洗以去除灰尘和有机物；步骤102、将步骤101中清洗后的GaAs放入烘箱以100℃烘烤1分钟以去除GaAs表面吸附的气体；步骤103、将光刻胶滴入步骤102烘烤后的GaAs表面，采用转速3000转/分钟，匀胶一分钟；步骤104、将步骤103中甩好胶的GaAs放入烘箱采用100℃烘烤1分钟以烘干胶体；步骤105、对步骤104中烘烤后的GaAs进行曝光；步骤106、将曝光好的GaAs放入烘箱以120℃烘烤2分钟；步骤107、将步骤106中烘烤后的GaAs放入显影液显影；步骤2、将步骤1中光刻好的GaAs进行离子注入，所述离子注入方法采用40keV能量加速氮离子进行掺杂，其中离子注入的深度为0.06μm，掺杂浓度为1×1017atom/cm3，如图1所示，图中白色的点是EDX对器件氮元素mapping的标识；步骤3、制作电极，所述制作电极的步骤包括：步骤301、用磁控溅射台在步骤2制备的点阵式GaAs器件表面制备4个银电极，如附图2所示，其中电极厚度为30nm；步骤302、将步骤301中制备了银电极的GaAs器件表面分别用丙酮、无水乙醇和去离子水对GaAs表面进行超声波清洗以去除光刻胶；步骤303、烘干步骤302清洗后的GaAs器件。下面检测上述步骤制备的GaAs器件的光电性能：图2是器件检测示意图，在器件表面(x-y平面)用Ag镀4个电极分别标记为：1、2、3、4，垂直于样品平面射入光束，磁场H平行或垂直于样品平面施加。电压通过连接电极进行检测，以2、4间电压为例。图3给出的在有无光照和有无磁场的情况下，器件2、4电极间的电压变化曲线，可以看到当没有光照、没有磁场的情况下，电压接近于零；而当没有磁场、有光照的情况下，电压变到22mV；当有光照、磁场变为H＝1545Oe时，电压变为156mV。可见，光和外磁场对器件光电性能的影响是相当巨大的，有光有磁的施加，器件的电压是一种从无到有到较大数值的跃变。图4给出的是器件2、4电极间电压在改变阵点间距时随外磁场的变化曲线，可以看到对于没有点阵的GaAs器件，无论磁场多大，器件的电压接近为0；当器件上制备阵点(阵点直径为10μm，深度为0.06μm)后，器件的电压有着明显的改善，而且随外磁场的增大呈线性增大，我们定义(V(H)-V(0))/H为磁灵敏度。当器件的阵点间距在小于20μm时，随间距增大磁灵敏度变化显著；大于20μm之后磁灵敏度尽管仍在增大，不过变化不明显，数值近似在83mV/Oe。可见，阵点对于器件的光电性能影响也是至关重要的，而且阵点间距越大，磁灵敏度越大。同样，我们也制备了六方点阵和其它非周期性点阵的GaAs器件，检测结果与上述检测的光电性能一致。最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。