特表 2024-504852 二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器及びその製造方法と応用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-01

(54)【発明の名称】二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器及びその製造方法と応用

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/10 20060101AFI20240125BHJP

【ＦＩ】

H01L31/10 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023546551

(86)(22)【出願日】2021-12-30

(85)【翻訳文提出日】2023-08-01

(86)【国際出願番号】 CN2021143373

(87)【国際公開番号】W WO2023045171

(87)【国際公開日】2023-03-30

(31)【優先権主張番号】202111132346.3

(32)【優先日】2021-09-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】512000569

【氏名又は名称】華南理工大学

(74)【代理人】

【識別番号】100162536

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 豊

(72)【発明者】

【氏名】李 国強

(72)【発明者】

【氏名】孔 徳麒

(72)【発明者】

【氏名】王 文▲りょう▼

(72)【発明者】

【氏名】陳 亮

【テーマコード（参考）】

5F149

【Ｆターム（参考）】

5F149AA06

5F149AB01

5F149AB07

5F149CB04

5F149FA05

5F149FA13

5F149GA04

5F149HA10

5F149XB21

5F149XB39

(57)【要約】

本発明は、光検出器の技術分野に属し、二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器及びその製造方法と応用を開示する。前記光検出器は、下から上へ順に配置された基板と、緩衝層と、ＩｎＧａＮ層と、ＩｎＧａＮ層を部分的に覆うＭｏＳｅ_２層とを含み、前記光検出器は、遮断層と電極層を更に含み、前記遮断層は、ＭｏＳｅ_２層に覆われないＩｎＧａＮ層及び一部のＭｏＳｅ_２層上に設けられ、前記電極層は、遮断層上に設けられ、且つＭｏＳｅ_２層上の露出部分の一部を覆う。本発明は、検出器の製造方法を更に開示する。本発明の検出器は、赤色光と青色光の同時検出を実現し、検出チップの表面に増感マイクロ・ナノ構造設計が施されており、青色光と赤色光帯域の量子効率を向上させ、青色光と赤色光の共鳴吸収を強化し、高感度・高帯域検出を実現する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器であって、下から上へ順に配置された基板と、緩衝層と、ＩｎＧａＮ層と、ＩｎＧａＮ層を部分的に覆うＭｏＳｅ_２層とを含み、
前記光検出器は、遮断層と電極層を更に含み、前記遮断層は、ＭｏＳｅ_２層に覆われないＩｎＧａＮ層及び一部のＭｏＳｅ_２層上に設けられ、前記電極層は、遮断層上に設けられ、且つＭｏＳｅ_２層上の露出部分の一部を覆う、ことを特徴とする二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器。

【請求項2】

前記緩衝層は、下から上へ順に配置されたＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層であり、ＡｌＮ層は基板上に設けられ、ＩｎＧａＮ層はＧａＮ層上に設けられ、
前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１００～２００ｎｍであり、ＭｏＳｅ_２層の厚さは１～２ｎｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器。

【請求項3】

前記ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層の厚さはそれぞれ３５０～４５０ｎｍ、６５０～７００ｎｍ、４～５μｍである、ことを特徴とする請求項２に記載の二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器。

【請求項4】

基板はＳｉ基板であり、
前記遮断層はＡｌ_２Ｏ_３遮断層である、ことを特徴とする請求項１に記載の二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器。

【請求項5】

前記ＭｏＳｅ_２層がＩｎＧａＮ層を部分的に覆うことは、ＭｏＳｅ_２層がＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームを形成し、前記ＭｏＳｅ_２層の両端が何れもＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームを形成することを意味し、
前記電極層の形状はインターデジタル電極であり、前記電極層は金属電極層、具体的にはＴｉ／Ａｕ金属層であり、Ｔｉ／Ａｕ金属層は下から上へ配置されたＴｉ金属層及びＡｕ金属層であり、Ｔｉ層は遮断層に近い、ことを特徴とする請求項１に記載の二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器。

【請求項6】

Ｔｉ金属層の厚さは２０～３０ｎｍであり、Ａｕ金属層の厚さは１００～１１０ｎｍである、ことを特徴とする請求項５に記載の二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器。

【請求項7】

ＭＯＣＶＤ方法を用いて基板上に緩衝層を成長させ、次にＭＯＣＶＤ方法を用いて緩衝層上にＩｎＧａＮ層、ＭｏＳｅ_２層を順に成長させるステップ（１）と、
ＭｏＳｅ_２層がＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームを形成するように、ＭｏＳｅ_２層をエッチングし、また、ＩｎＧａＮ層上に形成された階段状の水平プラットフォーム及びＭｏＳｅ_２層上でフォトリソグラフィを行い、遮断層が蒸着される領域を得て、蒸着プロセスにより遮断層を製造するステップ（２）と、
遮断層及び遮断層に覆われないＭｏＳｅ_２層上でフォトリソグラフィを行い、金属電極が蒸着される領域を得て、蒸着プロセスにより金属電極を遮断層上に蒸着するステップ（３）と、を含む、ことを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の製造方法。

【請求項8】

前記緩衝層とは、ＭＯＣＶＤ方法を用いて基板上に、ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層をそれぞれ１１００～１２００℃、１１００～１２００℃及び１０００～１１５０℃の温度で下から上へ順にエピタキシャル成長させるものであり、
ＭＯＣＶＤ方法を用いて緩衝層上にＩｎＧａＮ層、ＭｏＳｅ_２層を成長させる温度は６００～７５０℃である、ことを特徴とする請求項７に記載の二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の製造方法。

【請求項9】

遮断層と金属層電極の蒸着速度はそれぞれ０．２３～０．２８ｎｍ／ｍｉｎである、ことを特徴とする請求項１に記載の二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の製造方法。

【請求項10】

前記二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器は、青色光及び／又は赤色光のマルチスペクトラム光検出に使用される、ことを特徴とする請求項１?６の何れか一項に記載の二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の応用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可視光検出器の分野に関し、具体的には二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器及びその製造方法と応用に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＩＩ族窒化物半導体材料は、優れた光学的、電気工学的、熱学的、化学的、機械的性能を備えているため、ＩＩＩ族窒化物光電デバイス及びパワーデバイスは、研究者から広範な注目と重要な研究を受けている。

【0003】

第３世代半導体材料研究のホットスポットの１つであるＩｎＧａＮ材料は、優れた物理的及び化学的特性を備えている。それは高い電子移動度、良好な熱安定性、良好な化学的安定性を備えている。合金中のＩｎの成分を調整することにより、禁制帯幅を３．４ｅＶから０．７ｅＶまで連続調整できるため、ＩｎＧａＮ検出器は可視光帯域全体をカバーする連続検出を実現でき、光電子増倍管と比較して、ＩｎＧａＮ検出器は、小さい体積、簡単な持ち運び、簡単な統合、高破壊電界（＞１ＭＶ／ｃｍ）、低い動作電圧、省エネと環境保護、フィルターシステムの必要がないなどの利点がある。

【0004】

ＩｎＧａＮベースの検出器材料の成長研究はある程度の進歩が見られたが、商業化は今まで実現されていない。ＩｎＧａＮ検出器の発展と応用を制限する根本的な問題は、材料の品質である。一方では、ＩｎＧａＮとＳｉ基板との間の大きな格子不整合（＞１６．９％）により、ＩｎＧａＮエピタキシャル層内にも高密度の転位が生成されやすくなる。他方では、ＩｎＧａＮ材料は分相しやすいため、特にＩｎ成分が高くなるほど分相しやすくなる。同時に、ＧａＮ材料上にＩｎＧａＮを成長させると、ＩｎＧａＮとＧａＮとの間の格子不整合により、厚さが増加するにつれて緩和が起こり、欠陥が生成され、これらはトラップされたキャリアとして利用される可能性がある。その結果、キャリアの輸送特性が低下し、ＩｎＧａＮ検出器の量子効率が低下し、応答速度と感度に影響を与える。

【発明の概要】

【0005】

前記問題を解決するため、本発明の目的は、二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器及びその製造方法を提供することである。本発明のＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器は、以下の利点を有する。第一は、ＡｌＮ／ＡｌＧａＮ／ＧａＮ緩衝層を通じて、転位が減少し、応力が解放され、欠陥密度が１０^８から１０^５に減少し、成長されたＩｎＧａＮ材料の品質がより良好になることである。第二は、ＩｎＧａＮ上に高品質の二次元ＭｏＳｅ_２材料を成長させ、成長されたＭｏＳｅ_２は厚さが１ｎｍまでの単層構造であり、ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮ機能層構造を使用することにより、検出器が青色光と赤色光のマルチスペクトラム光検出を実現できることである。同時に、二次元ＭｏＳｅ_２は良好な導電性と光透過性を備え、従来のＩｎＧａＮ光検出器と比較して、ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮ構造は青色光帯域でのキャリア注入効率がより高く、ＩｎＧａＮ青色光検出器の応答性が増強し、応答時間がより速い。

【0006】

本発明の別の目的は、前記二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の応用を提供することである。前記二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器は、青色光及び／又は赤色光のマルチスペクトラム光検出に使用される。

【0007】

本発明の目的は、以下の技術案によって達成される。

【0008】

二セレン化モリブデン／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器（即ち、ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器）であって、下から上へ順に配置された基板と、緩衝層と、ＩｎＧａＮ層と、ＩｎＧａＮ層を部分的に覆うＭｏＳｅ_２層とを含み、
前記光検出器は、遮断層と電極層を更に含み、前記遮断層は、ＭｏＳｅ_２層に覆われないＩｎＧａＮ層及び一部のＭｏＳｅ_２層上に設けられ、前記電極層は、遮断層上に設けられ、且つＭｏＳｅ_２層上の露出部分の一部を覆う。

【0009】

前記ＩｎＧａＮ層及びＭｏＳｅ_２層はＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮ機能層を形成する。

【0010】

前記ＭｏＳｅ_２層がＩｎＧａＮ層を部分的に覆うことは、ＭｏＳｅ_２層がＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームを形成することを意味する。前記遮断層がＭｏＳｅ_２層に覆われないＩｎＧａＮ層及び一部のＭｏＳｅ_２層上に設けられることは、遮断層がＩｎＧａＮ層上に形成される階段状の水平プラットフォーム上及び一部のＭｏＳｅ_２層上に設けられることを意味する。

【0011】

前記遮断層はＡｌ_２Ｏ_３遮断層である。

【0012】

前記緩衝層は、下から上へ順に配置されたＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層であり、ＡｌＮ層は基板上に設けられ、ＩｎＧａＮ層はＧａＮ層上に設けられる。

【0013】

前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１００～２００ｎｍであり、ＭｏＳｅ_２層の厚さは１～２ｎｍである。

【0014】

基板はＳｉ基板である。

【0015】

前記ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層の厚さはそれぞれ３５０～４５０ｎｍ、６５０～７００ｎｍ、４～５μｍである。

【0016】

前記ＭｏＳｅ_２層はＩｎＧａＮ層の上面の中央に位置し、即ち、ＭｏＳｅ_２層の両端は、何れもＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームが形成される。

【0017】

２つの階段状の水平プラットフォーム及び隣接する一部のＭｏＳｅ_２層上にそれぞれ遮断層が設けられる。２つの遮断層及び一部のＭｏＳｅ_２層上に電極層が設けられる。

【0018】

前記電極層の形状はインターデジタル電極であり、前記電極層は金属電極層、具体的にはＴｉ／Ａｕ金属層であり、Ｔｉ／Ａｕ金属層は下から上へ配置されたＴｉ金属層及びＡｕ金属層である。Ｔｉ層は遮断層に近く、Ｔｉ金属層の厚さは２０～３０ｎｍであり、Ａｕ金属層の厚さは１００～１１０ｎｍである。

【0019】

前記ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の製造方法は、
ＭＯＣＶＤ方法を用いて基板上に緩衝層を成長させ、次にＭＯＣＶＤ方法を用いて緩衝層上にＩｎＧａＮ層、ＭｏＳｅ_２層を順に成長させるステップ（１）と、
ＭｏＳｅ_２層がＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームを形成するように、ＭｏＳｅ_２層をエッチングし、また、ＩｎＧａＮ層上に形成された階段状の水平プラットフォーム及びＭｏＳｅ_２層上でフォトリソグラフィを行い（即ち、表面のスピンコート、乾燥、露出、現像及び酸素イオン処理を行う）、遮断層が蒸着される領域を得て、蒸着プロセスによりＡｌ_２Ｏ_３遮断層を製造するステップ（２）と、
Ａｌ_２Ｏ_３遮断層上でフォトリソグラフィを行い（即ち、Ａｌ_２Ｏ_３遮断層に表面のスピンコート、乾燥、露出、現像及び酸素イオン処理を行う）、金属電極が蒸着される領域を得て、蒸着プロセスにより金属電極をＡｌ_２Ｏ_３遮断層上に蒸着されるステップ（３）と、を含む。

【0020】

ＭＯＣＶＤ方法を用いて基板上に、下から上へ順にＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層をエピタキシャル成長させる温度は、それぞれ１１００～１２００℃、１１００～１２００℃及び１０００～１１５０℃である。Ｎ_２気流量は３０～４０ｓｃｃｍである。

【0021】

ＭＯＣＶＤ方法を用いて緩衝層上にＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮ層を成長させる温度は６００～７５０℃である。

【0022】

フォトリソグラフィの条件は、乾燥時間が４０～５０ｓ、露出時間が５～１０ｓ、現像時間が４０～５０ｓ、酸素イオン処理時間が２～３ｍｉｎである。

【0023】

Ａｌ_２Ｏ_３遮断層と金属層電極の蒸着速度は、それぞれ０．２３～０．２８ｎｍ／ｍｉｎである。

【0024】

前記ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器は、青色光及び／又は赤色光のマルチスペクトラム光検出に使用される。

【0025】

従来技術と比較して、本発明は以下の有利な効果及び利点を有する。

【0026】

（１）本発明は、まずＭＯＣＶＤ高温エピタキシャル法を用いて、基板上にＡｌＮ／ＡｌＧａＮ／ＧａＮ緩衝層を成長させ、またＭＯＣＶＤ低温エピタキシャル法を組み合わせて、緩衝層上にＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮ機能層を成長させ、その後、フォトリソグラフィ蒸着プロセスにより、ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮ機能層上に下から上へＡｌ_２Ｏ_３遮断層及びＴｉ／Ａｕ電極を製造し、ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器を実現する。本発明の製造方法は、簡単なプロセス、時間の節約、高効率及び低エネルギーという特徴を有し、大規模生産に有益である。

【0027】

（２）本発明のＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器は、ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮ機能層により、青色光及び赤色光のマルチスペクトル光検出を実現し、これに基づいて検出器及びアレイ構造を最適に設計し、応答速度を効果的に向上させる。

【0028】

（３）本発明のＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器は、二次元ＭｏＳｅ_２層を導入することにより、青色光帯域において、ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮ構造のキャリア注入効率がより高くなり、青色光帯域における量子効率が向上し、高感度及び高帯域の検出を実現する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明により提供されるＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の構造断面模式図である。ここで、１－基板、２－緩衝層、３－ＩｎＧａＮ層、４－ＭｏＳｅ_２層、５－Ａｌ_２Ｏ_３遮断層、６－金属層電極。

【図2】本発明により提供されるＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の電極構造の上面模式図である。

【図3】実施例１により製造されたＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器のＩ－Ｖ曲線図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、実施例に合わせて本発明を更に詳細に説明するが、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。

【0031】

本発明のＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の断面構造模式図は、図１に示す通りであり、下から上へ順に配置された基板１と、緩衝層２と、ＩｎＧａＮ層３と、ＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームが形成されたＭｏＳｅ_２層４と、を含む。

【0032】

前記光検出器は、遮断層５と電極層６を更に含み、前記遮断層５は、ＩｎＧａＮ層上に形成された階段状の水平プラットフォーム及び一部のＭｏＳｅ_２層上に設けられ、前記電極層６は、遮断層５上に設けられ、且つＭｏＳｅ_２層４上の露出部分の一部を覆う。

【0033】

前記ＩｎＧａＮ層及びＭｏＳｅ_２層はＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮ機能層を形成する。

【0034】

前記遮断層５はＡｌ_２Ｏ_３遮断層である。

【0035】

前記緩衝層２は、下から上へ順に配置されたＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層であり、ＡｌＮ層は基板１上に設けられ、ＩｎＧａＮ層３はＧａＮ層上に設けられる。

【0036】

前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１００～２００ｎｍであり、ＭｏＳｅ_２層の厚さは１～２ｎｍである。

【0037】

基板はＳｉ基板である。

【0038】

前記ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層の厚さはそれぞれ３５０～４５０ｎｍ、６５０～７００ｎｍ、４～５μｍである。

【0039】

ＭｏＳｅ_２層４の両端は、何れもＩｎＧａＮ層３上に階段状の水平プラットフォームが形成される（即ち、ＭｏＳｅ_２層４はＩｎＧａＮ層３上の中央に設けられる）。
実施例１

【0040】

本実施例はＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器を提供し、下から上へ順に配置された基板と、緩衝層と、ＩｎＧａＮ層と、ＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームが形成されたＭｏＳｅ_２層と、を含み、前記光検出器は、遮断層と電極層を更に含み、前記遮断層は、ＩｎＧａＮ層上に形成された階段状の水平プラットフォーム及び一部のＭｏＳｅ_２層上に設けられ、前記電極層は、遮断層上に設けられ、且つＭｏＳｅ_２層の露出部分の一部を覆う。ＭｏＳｅ_２層の両端は、何れもＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームが形成される（即ち、ＭｏＳｅ_２層はＩｎＧａＮ層の中央に設けられる）。２つの階段状の水平プラットフォーム及び隣接する一部のＭｏＳｅ_２層上にそれぞれ遮断層が設けられる。２つの遮断層及び一部のＭｏＳｅ_２層上に電極層が設けられる。

【0041】

基板はＳｉ基板であり、前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１５０ｎｍであり、ＭｏＳｅ_２層の厚さは１．５ｎｍである。ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層の厚さはそれぞれ３５０ｎｍ、６７５ｎｍ、４．５μｍである。

【0042】

図２に示す通り、電極の形状はインターデジタル電極であり、前記電極層は金属電極層、具体的にはＴｉ／Ａｕ金属層であり、Ｔｉ／Ａｕ金属層は下から上へ配置されたＴｉ金属層及びＡｕ金属層である。Ｔｉ層は遮断層に近く、Ｔｉ金属層の厚さは２５ｎｍで、Ａｕ金属層の厚さは１０５ｎｍである。

【0043】

前記ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の製造方法は、
ＭＯＣＶＤ方法を用いて基板上に緩衝層を成長させ、次にＭＯＣＶＤ方法を用いて緩衝層上にＩｎＧａＮ層、ＭｏＳｅ_２層を順に成長させるステップ（１）と、
ＭｏＳｅ_２層がＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームを形成するように、ＭｏＳｅ_２層をエッチングし、また、ＩｎＧａＮ層上に形成された階段状の水平プラットフォーム及びＭｏＳｅ_２層上でフォトリソグラフィを行い（即ち、表面のスピンコート、乾燥、露出、現像及び酸素イオン処理を行う）、遮断層が蒸着される領域を得て、蒸着プロセスによりＡｌ_２Ｏ_３遮断層を製造するステップ（２）と、
Ａｌ_２Ｏ_３遮断層上でフォトリソグラフィを行い（即ち、Ａｌ_２Ｏ_３遮断層に表面のスピンコート、乾燥、露出、現像及び酸素イオン処理を行う）、金属電極が蒸着される領域を得て、蒸着プロセスにより金属電極をＡｌ_２Ｏ_３遮断層上に蒸着されるステップ（３）と、を含む。

【0044】

前記緩衝層とは、ＭＯＣＶＤ方法を用いて基板上にＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層をそれぞれ１１５０℃、１１５０℃及び１１００℃の温度で下から上へ順にエピタキシャル成長させるものである。Ｎ_２気流量は３５ｓｃｃｍである。

【0045】

ＭＯＣＶＤ方法を用いて緩衝層上にＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮ層を成長させる温度は７００℃である。

【0046】

ステップ（２）及び（３）において、それぞれの乾燥時間は４５ｓ、露出時間は８ｓ、現像時間は４５ｓ、酸素イオン処理時間は２．５ｍｉｎである。

【0047】

Ａｌ_２Ｏ_３遮断層と金属層電極の蒸着速度は、それぞれ０．２５ｎｍ／ｍｉｎである。

【0048】

図３は、本実施例で得られたＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器のＩ－Ｖ曲線であり、図から分かるように、電極をショットキー接触になるように製造し、バイアス電圧５Ｖ、６５０ｎｍの赤色光照射下で、光電流が２１μＡに達し、４５０ｎｍの青色光照射下で、光電流が５０μＡである。当該検出器は青色光帯域及び赤色光帯域において高速な応答を有する。
実施例２

【0049】

本実施例はＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器を提供し、下から上へ順に配置された基板と、緩衝層と、ＩｎＧａＮ層と、ＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームが形成されたＭｏＳｅ_２層と、を含み、前記光検出器は、遮断層と電極層を更に含み、前記遮断層は、ＩｎＧａＮ層上に形成された階段状の水平プラットフォーム及び一部のＭｏＳｅ_２層上に設けられ、前記電極層は、遮断層上に設けられ、且つＭｏＳｅ_２層の露出部分の一部を覆う。

【0050】

基板はＳｉ基板であり、前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１００ｎｍであり、ＭｏＳｅ_２層の厚さは１．０ｎｍである。ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層の厚さはそれぞれ３５０ｎｍ、６５０ｎｍ、４．０μｍである。

【0051】

図２に示す通り、電極の形状はインターデジタル電極であり、前記電極層は金属電極層、具体的にはＴｉ／Ａｕ金属層であり、Ｔｉ／Ａｕ金属層は下から上へ配置されたＴｉ金属層及びＡｕ金属層である。Ｔｉ層は遮断層に近く、Ｔｉ金属層の厚さは２０ｎｍで、Ａｕ金属層の厚さは１００ｎｍである。

【0052】

前記ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の製造方法は、
ＭＯＣＶＤ方法を用いて基板上に緩衝層を成長させ、次にＭＯＣＶＤ方法を用いて緩衝層上にＩｎＧａＮ層、ＭｏＳｅ_２層を順に成長させるステップ（１）と、
ＭｏＳｅ_２層がＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームを形成するように、ＭｏＳｅ_２層をエッチングし、また、ＩｎＧａＮ層上に形成された階段状の水平プラットフォーム及びＭｏＳｅ_２層上でフォトリソグラフィを行い（即ち、表面のスピンコート、乾燥、露出、現像及び酸素イオン処理を行う）、遮断層が蒸着される領域を得て、蒸着プロセスによりＡｌ_２Ｏ_３遮断層を製造するステップ（２）と、
Ａｌ_２Ｏ_３遮断層上でフォトリソグラフィを行い（即ち、Ａｌ_２Ｏ_３遮断層に表面のスピンコート、乾燥、露出、現像及び酸素イオン処理を行う）、金属電極が蒸着される領域を得て、蒸着プロセスにより金属電極をＡｌ_２Ｏ_３遮断層上に蒸着されるステップ（３）と、を含む。

【0053】

前記緩衝層とは、ＭＯＣＶＤ方法を用いて基板上にＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層をそれぞれ１１００℃、１１００℃及び１０５０℃の温度で下から上へ順にエピタキシャル成長させるものである。Ｎ_２気流量が３０ｓｃｃｍである。

【0054】

ＭＯＣＶＤ方法を用いて緩衝層上にＩｎＧａＮ層、ＭｏＳｅ_２層を成長させる温度は６５０℃である。

【0055】

ステップ（２）及び（３）において、それぞれの乾燥時間は４０ｓ、露出時間は５ｓ、現像時間は４０ｓ、酸素イオン処理時間は２．０ｍｉｎである。

【0056】

Ａｌ_２Ｏ_３遮断層と金属層電極の蒸着速度は、それぞれ０．２３ｎｍ／ｍｉｎである。

【0057】

本実施例により製造されたＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器をテストする。

【0058】

本実施例により製造されたＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の関連性能は実施例１と類似であり、関連性能のパラメータは実施例１に対応する図面を参照することができる。
実施例３

【0059】

本実施例はＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器を提供し、下から上へ順に配置された基板と、緩衝層と、ＩｎＧａＮ層と、ＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームが形成されたＭｏＳｅ_２層と、を含み、前記光検出器は、遮断層と電極層を更に含み、前記遮断層は、ＩｎＧａＮ層上に形成された階段状の水平プラットフォーム及び一部のＭｏＳｅ_２層上に設けられ、前記電極層は、遮断層上に設けられ、且つＭｏＳｅ_２層の露出部分の一部を覆う。

【0060】

基板はＳｉ基板であり、前記ＩｎＧａＮ層の厚さは２００ｎｍであり、ＭｏＳｅ_２層の厚さは２．０ｎｍである。ＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層の厚さはそれぞれ４５０ｎｍ、７５０ｎｍ、５．０μｍである。

【0061】

図２に示す通り、電極の形状はインターデジタル電極であり、前記電極層は金属電極層、具体的にはＴｉ／Ａｕ金属層であり、Ｔｉ／Ａｕ金属層は下から上へ配置されたＴｉ金属層及びＡｕ金属層である。Ｔｉ層は遮断層に近く、Ｔｉ金属層の厚さは２０ｎｍで、Ａｕ金属層の厚さは１００ｎｍである。

【0062】

前記ＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の製造方法は、
ＭＯＣＶＤ方法を用いて基板上に緩衝層を成長させ、次にＭＯＣＶＤ方法を用いて緩衝層上にＩｎＧａＮ層、ＭｏＳｅ_２層を順に成長させるステップ（１）と、
ＭｏＳｅ_２層がＩｎＧａＮ層上に階段状の水平プラットフォームを形成するように、ＭｏＳｅ_２層をエッチングし、また、ＩｎＧａＮ層上に形成された階段状の水平プラットフォーム及びＭｏＳｅ_２層上でフォトリソグラフィを行い（即ち、表面のスピンコート、乾燥、露出、現像及び酸素イオン処理を行う）、遮断層が蒸着される領域を得て、蒸着プロセスによりＡｌ_２Ｏ_３遮断層を製造するステップ（２）と、
Ａｌ_２Ｏ_３遮断層上でフォトリソグラフィを行い（即ち、Ａｌ_２Ｏ_３遮断層に表面のスピンコート、乾燥、露出、現像及び酸素イオン処理を行う）、金属電極が蒸着される領域を得て、蒸着プロセスにより金属電極をＡｌ_２Ｏ_３遮断層上に蒸着されるステップ（３）と、を含む。

【0063】

前記緩衝層とは、ＭＯＣＶＤ方法を用いて基板上にＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層をそれぞれ１２００℃、１２００℃及び１１５０℃の温度で下から上へ順にエピタキシャル成長させるものである。Ｎ_２気流量が４０ｓｃｃｍである。

【0064】

ＭＯＣＶＤ方法を用いて緩衝層上にＩｎＧａＮ層、ＭｏＳｅ_２層を成長させる温度はそれぞれ７５０℃である。

【0065】

ステップ（２）及び（３）において、それぞれの乾燥時間は５０ｓ、露出時間は１０ｓ、現像時間は５０ｓ、酸素イオン処理時間は３．０ｍｉｎである。

【0066】

Ａｌ_２Ｏ_３遮断層と金属層電極の蒸着速度は、それぞれ０．２８ｎｍ／ｍｉｎである。

【0067】

本実施例により製造されたＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器をテストする。

【0068】

本実施例により製造されたＭｏＳｅ_２／ＩｎＧａＮマルチスペクトル光検出器の関連性能は実施例１と類似であり、関連性能のパラメータは実施例１に対応する図面を参照することができる。

【0069】

前記実施例は、本発明の好ましい実施形態であるが、本発明の実施形態は、前記実施例によって限定されるものではなく、本発明の精神的実体及び原理を逸脱することなく行われるその他の任意の変更、修飾、置き換え、組み合わせ、及び簡略化は、何れも等価置換方法であり、全て本発明の保護範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】