光電子器件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種光電子器件。本實(shí)用新型的光電子器件包括由氟摻雜的MgxZn1-xO層形成的有源層以及設(shè)置在有源層上的金屬電極層。本實(shí)用新型采用氟摻雜的MgxZn1-xO層作為有源層應(yīng)用于光電子器件如紫外探測(cè)器或發(fā)光二極管中，相比于現(xiàn)有的此類光電子器件，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且具有較強(qiáng)的光電流信號(hào)或者較高的發(fā)光強(qiáng)度。
【專利說明】光電子器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種光電子器件。

【背景技術(shù)】
[0002] 纖鋅礦相寬禁帶氧化物半導(dǎo)體MgxZni_x0 (可簡(jiǎn)寫為MgZnO)是由纖鋅礦相ZnO和 巖鹽相MgO合金而成，其帶隙理論上能夠從3. 37eV連續(xù)調(diào)節(jié)至7. 8eV，可覆蓋大部分近紫外 和中紫外區(qū)域，電學(xué)性能則可從半導(dǎo)體調(diào)諧至絕緣體，因此通過調(diào)節(jié)Mg組分X，可得到工作 在不同紫外波段、導(dǎo)電特性迥異的Mg xZni_x0合金薄膜。這一特點(diǎn)使得MgZnO作為電光轉(zhuǎn)換 或光電轉(zhuǎn)換的有源材料而在ZnO基激光二極管和深紫外探測(cè)器等光電子器件領(lǐng)域擁有更 大的優(yōu)勢(shì)，因而成為國際上廣泛研究的焦點(diǎn)。MgZnO合金薄膜是一種較好的近紫外發(fā)光材 料，其高溫區(qū)的光電性能特性尤其突出，而MgZnO深紫外探測(cè)器無論是在軍事上還是在民 用方面都具有重大的應(yīng)用價(jià)值，如火災(zāi)監(jiān)測(cè)、臭氧監(jiān)測(cè)及高溫尾焰探測(cè)等。此外，高M(jìn)g組分 MgZnO合金薄膜中存在著更強(qiáng)的極化電場(chǎng)，因此對(duì)量子阱中的電子有著更強(qiáng)的限制作用，從 而可以大幅度提高光電子器件性能。
[0003] 但是隨著Mg組分的不斷增加，MgxZni_x0的帶隙及電阻均在不斷增加，這意味著在 深紫外區(qū)間，尤其是有著重要應(yīng)用價(jià)值的日盲紫外波段（220?280nm)，合金薄膜的導(dǎo)電性 將變得很差。這是由于它的帶隙比較寬（>4.43eV)，體電子濃度很低（〈10 15cnT3)，電子遷移 長度較短，因此顯示出巨電阻的特征（>1〇9Ω)，這對(duì)以Mg xZni_x0作為有源層的光電子器件 應(yīng)用來說非常不利。例如對(duì)于紫外探測(cè)器，無論其采用的是具有金屬/n-Mg xZni_x0形式的光 導(dǎo)型或者肖特基型器件結(jié)構(gòu)，還是采用具有n-MgxZnhO/p-MgxZnhO形式的二極管結(jié)構(gòu)，若 其中有源層n-Mg xZni_x0電阻太高的話，會(huì)導(dǎo)致紫外探測(cè)器的光電流信號(hào)很弱。
[0004] 為了增強(qiáng)光電流信號(hào)、獲得較高的信噪比，對(duì)薄膜進(jìn)行摻雜而實(shí)現(xiàn)電性調(diào)控是行 之有效的方法之一。Ga是最常見的獲得η-ZnO的摻雜方案，但是在Mg xzni_x0 (尤其是高M(jìn)g 組分MgxZni_x0)中，由于Mg和0的成鍵更強(qiáng)，導(dǎo)致Ga的替位摻雜效率較低，妨礙了 MgxZni_x0 合金薄膜電性調(diào)控目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種光電子器 件。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種光電子器件，包括由氟摻雜的MgZnO 層形成的有源層以及設(shè)置在有源層上的金屬電極層。
[0007] 在一種實(shí)施方式中，所述有源層僅由所述氟摻雜的MgZnO層構(gòu)成。
[0008] 在一種實(shí)施方式中，所述光電子器件還可以包括襯底，所述氟摻雜的MgxZ ni_x0層 直接設(shè)置在所述襯底上。
[0009] 在一種實(shí)施方式中，所述光電子器件可以為光探測(cè)器件或光發(fā)射器件。
[0010] 在一種實(shí)施方式中，所述光探測(cè)器件可以為紫外探測(cè)器；所述光發(fā)射器件可以為 發(fā)光二極管。
[0011] 在一種實(shí)施方式中，所述氟摻雜的MgxZni_x0層的厚度可以在200納米-1微米之 間。
[0012] 本實(shí)用新型還提供了一種光電子器件，包括p型Mgxzni_ x0層以及設(shè)置在p型 ?ν^Ζη^Ο層上的氣慘雜的?ν^Ζη^Ο層。
[0013] 在一種實(shí)施方式中，所述光電子器件可以為光探測(cè)器件或光發(fā)射器件。
[0014] 在一種實(shí)施方式中，所述光探測(cè)器件可以為紫外探測(cè)器；所述光發(fā)射器件可以為 發(fā)光二極管。
[0015] 在一種實(shí)施方式中，所述氟摻雜的Mgxzni_x0層的厚度在200納米-1微米之間。
[0016] 在本實(shí)用新型中，MgZnO (也可以寫作MgxZn^O (0〈χ〈1))，這樣的材料是對(duì)已知材 料的一種表述，不是對(duì)其成分的限制。并且需要注意的是，本實(shí)用新型并不涉及對(duì)材料的改 進(jìn)。在中國發(fā)明專利申請(qǐng)No. 201310244835. 7中已經(jīng)公開了氟摻雜的MgZnO材料。氟摻雜 的MgZnO是對(duì)已知材料的一種表述，而不包含對(duì)材料的改進(jìn)。
[0017] 本實(shí)用新型方法有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
[0018] 1、本實(shí)用新型中的有源層由氟元素?fù)诫s的Mgxzni_x0薄膜形成。由于氟是η型摻雜 元素，且在鹵素原子中與氧原子的半徑大小最為接近（氧原子半徑為0.66

【權(quán)利要求】
1. 一種光電子器件，其特征在于，包括由氟摻雜的MgZnO層形成的有源層以及設(shè)置在 有源層上的金屬電極層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電子器件，其特征在于，所述有源層僅由所述氟摻雜的 MgZnO層構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電子器件，其特征在于，還包括襯底，所述氟摻雜的 MgZnO層直接設(shè)置在所述襯底上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電子器件，其特征在于，所述光電子器件為光探測(cè)器件 或光發(fā)射器件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電子器件，其特征在于，所述光探測(cè)器件為紫外探測(cè)器；所 述光發(fā)射器件為發(fā)光二極管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電子器件，所述氟摻雜的MgZnO層的厚度在200納 米-1微米之間。
7. -種光電子器件，其特征在于，包括p型MgZnO層以及設(shè)置在p型MgZnO層上的氟摻 雜的MgZnO層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電子器件，其特征在于，所述光電子器件為光探測(cè)器件或 光發(fā)射器件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電子器件，其特征在于，所述光探測(cè)器件為紫外探測(cè)器；所 述光發(fā)射器件為發(fā)光二極管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其特征在于，所述氟摻雜的MgZnO 層的厚度在200納米-1微米之間。
【文檔編號(hào)】H01L33/36GK203871359SQ201420016958
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】劉利書, 梅增霞, 侯堯楠, 劉章龍, 梁會(huì)力, 劉堯平, 杜小龍 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院物理研究所