除光电真空二极管、光电倍增管等紫外探测器用块材料外,新型的紫外探测器为了减少尺寸和重量,目前通常采用薄膜型。GaN和ZnO是两种研究得最多的紫外探测器材料, TiO,也见报道,但其成熟程度不及前两种。
1)GaN 基材料
GaN材料在制造蓝光、紫光和紫外光大功率短波长耐高温器件方面已经商品化,但 GaN 基紫外探测器处于研究阶段,它对于波长大于 365nm 的可见光和红外光是不敏感的,而对于波长小于 365nm 的紫外光却有很大的光响应,从而使探测器有更高的灵敏度。因此 GaN紫外光探测器被认为是和蓝光发光二极管、蓝光激光器同样重要的 GaN器件。
GaN基半导体材料具有直接带隙、低介电常数、耐高温、耐腐蚀、抗辐射等特性,非常适合制作抗辐射、
高频、大功率和高密度集成的电子器件,尤其是三元合金AlGaN,随着AI组分的改变,禁带宽度在 3.4~6.2eV范围可调,使其制备的探测器可覆盖
200~365nm的探测范围。
日盲型紫外探测器Al_Ga1-_N材料的组分x需要达到0.4 以上,也就是所谓的高铝分AlGaN材料,在制作上有较大的难度。
日盲型AlGaN紫外探测器利用太阳光谱盲区的紫外波段探测目标,其背景干扰小,且不需要低温制冷、体积小、质量轻,与硅紫外探测器、光电倍增管等紫外探测器相比具有独特的优势。因而其应用备受关注,是当今半导体探测器的研究热点。
2) ZnO 材料
氧化锌(ZnO)是一种Ⅱ-Ⅵ族宽带隙半导体材料,具有优异的光学,电学性能,在蓝光光二极管、激光器、紫外探测器、太阳电池等器件领域有着广阔的应用前景。ZnO有很好成膜特性,能在较低的温度下制备出有较好品体质量的 ZnO 薄膜。ZnO 薄膜的原料丰富成本低、无毒、对环境无污染等。
ZnO 膜的生长温度可低于
700℃,比 GaN(生长温度 1050℃)要低得多。ZnO 薄膜在室温下光致发光和受激辐射有较低的阈值功率,有较高的 能量转换效率。
目前文献记载的 ZnO紫外探测器是光电导型 ZnO紫外探测器。通常用蓝宝石衬底,故其价格昂贵,也见石英衬底上制备了 MSM 结的报道。