率晶體管的柵極可以使絕緣柵也可以肖特基柵。絕緣柵介質(zhì)材料為3丨02、5丨3財(cái)31隊(duì)41203、1%0或50203。
[0035]進(jìn)一步地，覆蓋于柵極金屬薄膜8的光電陰極薄膜有多種選擇，如對(duì)紫外光靈敏的光電陰極薄膜，對(duì)可見(jiàn)光靈敏的光電陰極薄膜，對(duì)紅外光靈敏的電陰極薄膜。光電陰極薄膜的材料可以是對(duì)紫外光靈敏的碘銫、碲銫等光電陰極材料，對(duì)可見(jiàn)光靈敏的鎂銫、鉍銀氧等光電陰極材料，對(duì)紅外光靈敏的銀氧銫光電陰極材料等。
[0036]通過(guò)對(duì)覆蓋在柵極經(jīng)書(shū)薄膜8上不同光電陰極薄膜的替換可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同光譜范圍的探測(cè)，拓展性、移植性較強(qiáng)。
[0037]對(duì)應(yīng)于上述光譜探測(cè)器，本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于高電子迀移率晶體管的光譜探測(cè)器的制備方法，如圖2所示，方法包括以下步驟:
[0038]S1、制備高電子迀移率晶體管的外延片、源區(qū)、漏區(qū)以及柵極金屬薄膜；
[0039]S2、在柵極金屬薄膜上制備光電陰極薄膜。
[0040]步驟SI具體包括以下步驟:
[0041]S11、制備包括第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的外延片，其中第二半導(dǎo)體層覆蓋于第一半導(dǎo)體層的上表面；
[0042]S12、在第一半導(dǎo)體層兩側(cè)分別制備源區(qū)和漏區(qū)，源區(qū)和漏區(qū)均貫穿第二半導(dǎo)體層，并且源區(qū)和漏區(qū)均延伸入第一半導(dǎo)體層；
[0043]S13、在第二半導(dǎo)體層的預(yù)定位置制備柵極金屬薄膜。
[0044]實(shí)施例:
[0045]以GaN/AlGaN HEMT (高電子迀移率晶體管)為例，HEMT器件的柵為肖特基柵，以碘銫光電陰極薄膜為光吸收層。可實(shí)現(xiàn)對(duì)可見(jiàn)光光譜的探測(cè)。為了使柵極金屬和光電陰極材料有更好的粘附性，在柵極金屬薄膜和光電陰極薄膜之間濺射一層鈦Ti金屬，具體步驟如下:
[0046]1、首先通過(guò)常規(guī)的金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝制備具有GaN/AlGaN結(jié)構(gòu)的外延片(第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層)；
[0047]2、利用磁控濺射系統(tǒng)制備歐姆接觸的源漏電極；
[0048]3、利用磁控濺射系統(tǒng)制備柵極金屬薄膜；
[0049]4、利用磁控濺射系統(tǒng)制備Ti金屬層；
[0050]5、Ti金屬層上蒸鍍一層碘銫光電陰極薄膜。
[0051]通過(guò)改變光電陰極薄膜的材料可以實(shí)現(xiàn)不同光譜的探測(cè)。例如可將碘銫光電陰極薄膜替換為碲銫光電陰極材料，或銀氧銫光電陰極材料。
[0052]基于AlGaN/GaN HEMT (高電子迀移率晶體管)的光譜探測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其2DEG對(duì)電場(chǎng)變化敏感，具有高頻、高速和高靈敏度等特點(diǎn)，是制備高靈敏傳感器件的理想器件，其廣泛應(yīng)用于微力、加速度計(jì)、微位移的測(cè)量以及氣體、生物檢測(cè)等領(lǐng)域。
[0053]本發(fā)明中采用的GaN具有大禁帶寬度(3.4eV)、高電子飽和速率(2 X 107cm/s)，高的擊穿電場(chǎng)(I?3X1010V/cm)，較高熱導(dǎo)率，耐腐蝕和抗輻射性能，在高壓、高頻、高溫、大功率和抗輻照環(huán)境條件下具有超強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，所以本發(fā)明的管溝探測(cè)器具有很高的可靠性，同時(shí)本發(fā)明的光譜探測(cè)器不需要制冷，可在室溫下工作。
[0054]另外，本發(fā)明的光譜探測(cè)器還具有可靠性高，噪聲帶寬小，光譜響應(yīng)范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明沒(méi)有利用微動(dòng)元(薄膜、懸臂梁)的形變拉進(jìn)行探測(cè)，因此受振動(dòng)/聲音等外界干擾小。本發(fā)明的光譜探測(cè)器還可制成非光生電流依賴(lài)型器件，靈敏度提高，受光電陰極光生電場(chǎng)作用，降低了對(duì)光電陰極薄膜形態(tài)要求，并減小了對(duì)感光面積的依賴(lài)性。
[0055]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于高電子迀移率晶體管的光譜探測(cè)器，其特征在于，所述光譜探測(cè)器包括高電子迀移率晶體管以及覆蓋于所述高電子迀移率晶體管的柵極金屬薄膜上的光電陰極薄膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜探測(cè)器，其特征在于，所述光譜探測(cè)器還包括位于所述柵極金屬薄膜和所述光電陰極薄膜之間的鈦金屬層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜探測(cè)器，其特征在于，所述高電子迀移率晶體管包括第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層、漏區(qū)以及源區(qū)； 所述第二半導(dǎo)體層覆蓋于所述第一半導(dǎo)體層的上表面；所述源區(qū)和漏區(qū)分別位于所述第二半導(dǎo)體層的兩側(cè)、貫穿所述第二半導(dǎo)體層，并且均延伸入所述第一半導(dǎo)體層；所述柵極金屬薄膜設(shè)置于所述第二半導(dǎo)體層上的預(yù)定位置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光譜探測(cè)器，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層相對(duì)于第二半導(dǎo)體層為窄能隙半導(dǎo)體層。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光譜探測(cè)器，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層為GaN層；所述第二半導(dǎo)體層為AlGaN層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜探測(cè)器，其特征在于，所述光電陰極薄膜的材料為碘銫光電陰極材料、銀氧銫光電陰極材料、碲銫光電陰極材料、鎂銫光電陰極材料或鉍銀氧光電陰極材料。7.—種基于高電子迀移率晶體管的光譜探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51、制備高電子迀移率晶體管的外延片、源區(qū)、漏區(qū)以及柵極金屬薄膜； 52、在所述柵極金屬薄膜上制備光電陰極薄膜。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟SI具體包括以下步驟: 511、制備包括第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的外延片，其中第二半導(dǎo)體層覆蓋于所述第一半導(dǎo)體層的上表面； 512、在所述第二半導(dǎo)體層的兩側(cè)分別制備源區(qū)和漏區(qū)，所述源區(qū)和漏區(qū)均貫穿所述第二半導(dǎo)體層，并且所述源區(qū)和漏區(qū)均延伸入所述第一半導(dǎo)體層； 513、在所述第二半導(dǎo)體層的預(yù)定位置制備所述柵極金屬薄膜。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層相對(duì)于第二半導(dǎo)體層為窄能隙半導(dǎo)體層。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中，制備所述光電陰極薄膜之前還包括在所述柵極金屬薄膜上制備鈦金屬層，之后在所述鈦金屬層上制備所述光電陰極薄膜。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于高電子遷移率晶體管的光譜探測(cè)器及其制備方法，本發(fā)明在高電子遷移率晶體管的柵極金屬薄膜上設(shè)置了一層光電陰極薄膜。光譜檢測(cè)時(shí)，光輻射射到光電陰極薄膜上，使光電陰極薄膜發(fā)生外光電效應(yīng)，其表面電荷分布發(fā)生變化，使柵極電壓發(fā)生改變，導(dǎo)致高電子遷移率晶體管內(nèi)部的二維電子氣產(chǎn)生或濃度發(fā)生變化，從而使高電子遷移率晶體管的溝道電流發(fā)生變化，使光波信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光輻射的高靈敏度探測(cè)。
【IPC分類(lèi)】H01L31/10, H01L31/18
【公開(kāi)號(hào)】CN104900745
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510276391
【發(fā)明人】朱彥旭, 劉飛飛, 杜志娟, 郭偉玲, 于寧, 鄧葉, 王岳華, 宋會(huì)會(huì)
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月26日