一種基于重摻雜半導體紅外波段近完全吸收的膜系結構的制作方法
【專利摘要】本專利公開了一種基于重摻雜半導體紅外波段近完全吸收的膜系結構，其結構為在襯底上沉積10-200組周期膜系，而周期膜系由重摻雜半導體薄膜層和氧化物薄膜層構成，此多層周期性膜系結構具有在紅外特定波段吸收率達到99%的近完全吸收特性。本專利的優(yōu)點是：工藝簡單，成本低，偏正不敏感，角度不敏感，可控性好，協(xié)調性高，可大面積生長，納米加工技術成熟；本專利制備的紅外波段近完全吸收多層周期性膜系，在探測器，空間分辨等領域有廣闊應用前景。
【專利說明】一種基于重摻雜半導體紅外波段近完全吸收的膜系結構【技術領域】
[0001] 本專利涉及半導體材料技術，具體指一種基于重摻雜半導體紅外波段近完全吸收的膜系結構。
【背景技術】
[0002]隨著信息技術的高速發(fā)展，電磁材料對當前的信息、國防、經濟、醫(yī)學等領域產生了愈來愈廣泛而深度的影響。近年來，新型人工電磁材料中的近完全吸收得到了越來越廣泛的關注，并應用于熱輻射器、探測器、傳感器、空間分辨等領域。本專利針對紅外波段近完全吸收技術提出了可利用于探測器、空間分辨等領域的多層周期性膜系的制備方法。
[0003]一直以來，構造ー種金屬-絕緣體-金屬多層薄膜并且在表面刻蝕周期性結構是近完全吸收技術中的主流思想。而在紅外波段實現(xiàn)近完全吸收，材料表面的周期結構必須要在數(shù)百納米的范圍內，而且周期內部的結構有特定的要求，在金屬表面的小周期的高精度的刻蝕是很難進行大面積的刻蝕，成為阻礙紅外波段近完全吸收技術發(fā)展的一大障礙。在空間分辨領域中，小的像元大面積排列是直接評判的空間分辨的ー項重要參數(shù)。重摻雜半導體在紅外波段具有和金屬類似的性質，而相比金屬有介電常數(shù)可調，納米加工技術成熟，協(xié)調性好等優(yōu)點，因此近年來重摻雜半導體代替金屬，構建新型人工電磁材料得到廣泛的關注。本專利利用重摻雜半導體構建多層周期性膜系實現(xiàn)了紅外波段的近完全吸收，在探測器、空間分辨領域存在潛在的應用前景。

【發(fā)明內容】

[0004]本專利的目的是提供一種實現(xiàn)紅外波段近完全吸收的多層周期性膜系結構，制備方法簡單又實現(xiàn)大面積生長。
[0005]本專利的方法是在任意表面平整襯底上利用氣相沉積、液相沉積和濺射的方法生長重摻雜半導體薄膜和氧化物多層周期性膜系。
[0006]本專利所涉及的基于重摻雜半導體紅外波段近完全吸收的膜系結構，其特征在于:
[0007]所述的基于重摻雜半導體紅外波段近完全吸收的膜系結構為在襯底I上沉積10-200組周期膜系2 ；
[0008]所述的襯底I采用半導體晶片，玻璃或者金屬；
[0009]所述周期膜系2由重摻雜半導體薄膜層2-1和氧化物薄膜層2-2構成；重摻雜半導體薄膜層2-1是材質為重摻雜鋁氧化鋅，重摻雜鎵氧化鋅或者重摻雜銦氧化鈦的重摻雜寬禁帶半導體薄膜，其載流子濃度為1019-1021cm_3，薄膜厚度為20nm-200nm ;氧化物薄膜層2-2是氧化鋅、氧化鋁、氧化鈦或氧化硅薄膜，薄膜厚度為5nm-200nm。
[0010]所述基于重摻雜半導體紅外波段近完全吸收的膜系結構是用氣相沉積、液相沉積貨濺射方法制備。
[0011]本專利的優(yōu)點是:エ藝簡単，成本低，偏正不敏感，角度不敏感，可控性好，協(xié)調性高，可大面積生長，納米加工技術成熟。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1:多層周期性膜系結構的示意圖。
[0013]圖2:多層周期性膜系結構的反射透射譜。
[0014]圖3:多層周期性膜系結構的吸收譜。
【具體實施方式】:
[0015]實施例1:
[0016]在25°C溫度下，利用溶膠凝膠方法交替生長重摻雜鋁氧化鋅和氧化鈦200個周期多層薄膜，其中，制備的重摻雜鋁氧化鋅單層薄膜厚度約為20nm載流子濃度達到1019，氧化鈦單層薄膜厚度約為200nm。最終獲得具有紅外波段近完全吸收特性的多層周期性膜系結構。
[0017]實施例2:
[0018]在溫度為275°C真空環(huán)境下，利用磁控濺射法交替制備重摻雜氧化鋅和氧化鋁10個周期多層薄膜，其中制備的重摻雜鋁氧化鋅單層薄膜厚度約為200nm，載流子濃度達到1021，氧化鋁薄膜厚度約為5nm。最終獲得具有紅外波段近完全吸收特性的多層周期性膜系結構。
[0019]實施例3:
[0020]在溫度為190°C情況下，利用氣相沉積(如原子層沉積)方法交替生長重摻雜鋁氧化鋅和氧化鋅10周期多層薄膜，其中重摻雜鋁氧化鋅單層薄膜厚度約為lOOnm，載流子濃度達到102°，氧化鋅單層薄膜厚度約為60nm。最終獲得具有紅外波段近完全吸收特性的多層周期性膜系結構。
[0021]實施例4:
[0022]在溫度為190°C情況下，利用氣相沉積(金屬有機化學氣相沉積)方法交替生長重摻雜鋁氧化鋅和氧化鋅16周期多層薄膜，其中重摻雜鋁氧化鋅單層薄膜厚度約為57nm，載流子濃度達到102°，氧化鋅單層薄膜厚度約為60nm。最終獲得具有紅外波段近完全吸收特性的多層周期性膜系結構。
[0023]實施例5:
[0024]在溫度為200°C情況下，利用氣相沉積(如原子層沉積)方法交替生長重摻雜鋁氧化鋅和氧化鈦周期多層薄膜，其中重摻雜鋁氧化鋁單層薄膜厚度約為60nm，載流子濃度達到102°，氧化鈦單層薄膜厚度約為20nm。最終獲得具有紅外波段近完全吸收特性的多層周期性膜系結構。
[0025]實施例6:
[0026]在溫度為190°C情況下，利用氣相沉積(金屬有機化學氣相沉積)方法交替生長重摻雜銦氧化鈦和氧化鋅200周期多層薄膜，其中重摻雜銦氧化鈦單層薄膜厚度約為lOOnm，載流子濃度達到1019，氧化鋅單層薄膜厚度約為60nm。最終獲得具有紅外波段近完全吸收特性的多層周期性膜系結構。
[0027]實施例7:[0028]在25°C溫度下，利用溶膠凝膠方法交替生長重摻雜鎵氧化鋅和氧化硅50個周期多層薄膜，其中，制備的重摻雜鎵氧化鋅單層薄膜厚度約為lOOnm，重摻雜鎵氧化鋅薄膜載流子濃度達到102°，氧化硅單層薄膜厚度約為10nm。最終獲得具有紅外波段近完全吸收特性的多層周期性膜系結構。
【權利要求】
1.一種基于重摻雜半導體紅外波段近完全吸收的膜系結構，其結構為在襯底(I)上沉積多組周期膜系(2)，其特征在于: 所述的基于重摻雜半導體紅外波段近完全吸收的膜系結構為在襯底(I)上沉積10-200組周期膜系(2)； 所述的襯底(I)采用半導體晶片，玻璃或者金屬； 所述周期膜系(2)由重摻雜半導體薄膜層(2-1)和氧化物薄膜層(2-2)構成；重摻雜半導體薄膜層(2-1)是材質為重摻雜鋁氧化鋅，重摻雜鎵氧化鋅或者重摻雜銦氧化鈦的重摻雜寬禁帶半導體薄膜，薄膜厚度為20nm-200nm ;氧化物薄膜層(2_2)是氧化鋅、氧化鋁、氧化鈦或氧化硅薄膜，薄膜厚度為5nm-200nm。
【文檔編號】H01L31/0352GK203456478SQ201320362250
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權日:2013年6月21日
【發(fā)明者】張云, 陳鑫, 孫艷, 魏調興, 董文靜, 黃嬋燕, 張克難, 戴寧 申請人:中國科學院上海技術物理研究所