一种基于金刚石的光电探测器件的制备方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 108630783 A(43)申请公布日 2018.10.09

(21)申请号 201710810314.1(22)申请日 2017.09.11

(71)申请人 郑州大学

地址 450001 河南省郑州市高新技术开发

区科学大道100号(72)发明人 卢英杰　林超男　单崇新　董林　(74)专利代理机构 郑州中原专利事务所有限公

司 41109

代理人 王晓丽(51)Int.Cl.

H01L 31/18(2006.01)H01L 31/0224(2006.01)

权利要求书1页 说明书2页 附图2页

(54)发明名称

一种基于金刚石的光电探测器件的制备方法

(57)摘要

一种基于金刚石的光电探测器件的制备方法，采用金刚石为基底，用激光将金刚石表面处理成石墨电极，构建金刚石光电探测器件，所述的石墨电极为叉指电极或/和环形电极，在金刚石上用激光扫描直接构建光电探测器阵列或探测器阵列，光电探测器电极是由石墨形成的。本发明的有益效果为：通过激光处理金刚石表面，经过处理的金刚石生成石墨作为金刚石基光电探测器件的电极，该石墨电极制备方便简单，与金刚石接触良好，结合紧密，耐腐蚀，耐磨损，可以利用激光扫描做出不同图形的电极，构建不同结构、不同尺寸的光电探测器件，利用该方法构建的光电探测器阵列灵敏度高、响应速度快，稳定性好。

CN 108630783 ACN 108630783 A

权　利　要　求　书

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1.一种基于金刚石的光电探测器件的制备方法，其特征在于：采用金刚石为基底，用激光将金刚石表面处理成石墨电极，构建金刚石光电探测器件。

2.如权利要求1所述的基于金刚石的光电探测器件的制备方法，其特征在于：石墨电极为叉指电极或/和环形电极。

3.如权利要求1或2所述的基于金刚石的光电探测器件的制备方法，其特征在于：在金刚石上用激光扫描直接构建光电探测器阵列或探测器阵列，光电探测器电极是由石墨形成的。

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CN 108630783 A

说　明　书

一种基于金刚石的光电探测器件的制备方法

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技术领域

[0001]本发明属于半导体器件技术，具体的涉及一种基于金刚石的光电探测器件的制备方法。

背景技术

[0002]金刚石作为宽带隙半导体材料具有许多优异的性能。金刚石具有较好的化学稳定性，且具有较大的禁带宽度（5.5 ev）、低的介电常数、高的击穿电压、高的电子空穴迁移率和高的热导率以及优越的抗辐射性能。所有这些物理、化学和电学特性使得金刚石有可能成为未来高温、强辐射等恶劣条件下工作的电子器件材料。[0003]金刚石的禁带宽度为5.5 ev，相当于截止波长为225 nm，具有“日盲”特性，没有了太阳光的背景干扰，在该波段上进行紫外探测具有更高的准确度和灵敏度。近年来，日盲紫外探测器已经在臭氧层监控、高温火焰监控、高压漏电弧光检测、导弹火焰探测以及短波保密通讯等领域有着广泛的应用。紫外技术作为一种新型的技术已经给军事和民用探测领域带来了巨大的技术变革。

[0004]对于金刚石基紫外光电探测器件，为了得到较好的欧姆接触多采用金（Au）、钛（Ti）/钨（W）等金属做电极。[0005]采用Au做电极，所需步骤一般为真空蒸镀、光刻、退火等， Au的厚度对接触也有一定的影响，而且Au的价格比较昂贵，提高了器件的成本。而采用Ti做电极，由于Ti在空气中会生成一层致密的惰性氧化膜，为使Ti电极导电性良好，需要在Ti外面溅射一层W后再进行退火。由此可见，采用金属做电极过程较为复杂，且金属电极极易磨损，不利于器件的长期使用。

发明内容

[0006]本发明要解决的技术问题是：提供一种基于金刚石的光电探测器件的制备方法，能够实现在金刚石上直接制备光电探测器件。[0007]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种基于金刚石的光电探测器件的制备方法，采用金刚石为基底，用激光将金刚石表面处理成石墨电极，构建金刚石光电探测器件。

[0008]所述的石墨电极为叉指电极或/和环形电极。

[0009]在金刚石上用激光扫描直接构建光电探测器阵列或探测器阵列，光电探测器电极是由石墨形成的。

[0010]本发明的有益效果为：通过激光处理金刚石表面，经过处理的金刚石生成石墨作为金刚石基光电探测器件的电极，该石墨电极制备方便简单，与金刚石接触良好，结合紧密，耐腐蚀，耐磨损，可以利用激光扫描做出不同图形的电极，构建不同结构、不同尺寸的光电探测器件，利用该方法构建的光电探测器阵列灵敏度高、响应速度快，稳定性好。

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CN 108630783 A

说　明　书

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附图说明

[0011]图1为本发明实施例2中单晶金刚石的拉曼光谱。

[0012]图2为本发明实施例2中激光处理过的金刚石的拉曼光谱。[0013]图3为本发明的器件结构示意图。[0014]图4为本发明的光谱响应度曲线。

具体实施方式

[0015]一种基于金刚石的光电探测器件的制备方法，采用金刚石为基底，利用激光扫描，直接在金刚石表面形成图形电极，构成金刚石光电探测器件。[0016]所述的石墨电极包括叉指电极、环形电极等任意图形电极器件。[0017]在金刚石上用激光构建光电探测器阵列，用激光处理金刚石表面，处理过的金刚石直接生成石墨，生成的石墨作为半导体器件的电极。在金刚石上，可以通过激光扫描方式直接制备出图形化电极，构建金刚石基光电探测器阵列。[0018]通过激光处理金刚石表面，经过处理的金刚石生成石墨作为金刚石基光电探测器件的电极，该石墨电极制备方便简单，与金刚石接触良好，结合紧密，耐腐蚀，耐磨损，石墨电极在金刚石表面上构建的光电探测器阵列灵敏度高、响应速度快、稳定性好。[0019]实施例1

用激光处理金刚石表面，处理过的表面变为黑色，用半导体分析仪测试表面的I-V曲线，得到的结果显示，这层物质的电阻率为11.43×10-6Ω·m，说明这层黑色物质具有良好的导电性。

[0020]实施例2

取金刚石，测试其拉曼图谱如图1所示，用功率为10W波长为1064 nm的激光器对金刚石表面进行处理，对处理过的表面测试其拉曼图谱如图2所示，拉曼图谱表明，样品为结晶良好的金刚石，激光处理过的黑色部分为石墨。[0021]实施例3

重复实施例2中的方法，利用激光扫描，将金刚石表面处理成叉指形状的石墨电极，构建金刚石基紫外光电探测器件，并对器件进行光谱响应度测试，测试范围为200-400 nm，如图4所示。由光谱响应度曲线可以得到，石墨电极的金刚石基紫外光电探测器件具有良好的波长选择性。[0022]实施例4

取一颗大面积金刚石，用波长为1064 nm的激光，将金刚石表面处理成不同形状的电极，电极形状包括：叉指电极、环形电极等任意图形化电极，构建金刚石光电探测器件阵列或探测器阵列。

[0023]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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CN 108630783 A

说　明　书　附　图

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图3

图4

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