[發明專利]一種光輻射感生電壓材料及其薄膜的制備方法

無效

• 申請號: 01108518.5
• 申請日: 2001-06-08
• 公開（公告）號: CN1391290A
• 公開（公告）日: 2003-01-15
• 發明（設計）人: 張鵬翔;漢斯烏利希哈博邁耶爾;李曉航
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01L31/0256
• 分類號: H01L31/0256
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所
• 代理人: 楊宏珍

本發明涉及一種光熱輻射感生電壓材料及其薄膜的制備方法，屬光、熱輻射感生電壓材料技術領域。

已有的光、熱輻射感生電壓材料可以分為兩大類：光子探測器和熱探測器。光子探測器多基于半導體材料。當入射光子的能量高于能隙或雜質能級時，可將電子或空穴激發成為自由載流子，從而使入射輻射被測量。但是這類材料大多只在確定而有限的光波長下工作。并且工作波長越長，信號噪聲也越大，為了降低噪聲材料和器件必須致冷。如用HgCdTe材料制造的紅外成像儀。

熱探測器也分很多種，多是基于晶體受熱時物理參數的改變，通過測量物理參數的變化推知晶體接受的熱輻射。如利用超導體從正常態到超導態轉變點附近的電阻對熱的極端敏感而制造的Bolometer，如利用熱釋電效應制造的紅外探測器等。

新的一類光熱輻射探測器是基于各向異性的SeebecK效應，并最先在YBa₂Cu₃O_7-δ(YBCO)中發現。這類材料由于晶體結構的各向異性當沉積在傾斜的單晶襯底上時就會有光熱感生電壓出現。人們利用此效應已開發了幾種光、熱輻射探測器。其優點是在很寬的頻譜(從紅外到紫外)內均有很高的響應率而時間常數很小。其唯一的缺點是YBCO在使用環境中的穩定性較差，并需進一步提高其靈敏度。

本發明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種具有制備價格低，不必致冷，可以在寬的頻譜范圍內工作(從紫外、可見光到遠紅外)，時間常數小，在使用環境中性能穩定性優于YBCO等優點的光熱輻射感生電壓材料及其薄膜的制備方法。

本發明是這樣實現的：

用T_1-XD_XMn_YO_δ作為光輻射、熱輻射感生電壓效應的材料，這類材料的基本分子式為：

???????????????T_1-XD_XMn_YO_δ式中T代表三價的Y和稀土離子或其組合，D代表二價Ca、Sr、Pb、Ba或其組合，x小于1，y＝0.75-1.5，δ＝2.5-4.0。

用T_1-XD_XMn_YO_δ作為光輻射、熱輻射感生電壓效應的材料，用已知技術外延地生長在傾斜取向的SrTiO₃，LaAlO₃，YSZ，MgO，LaSrAlO₄單晶襯底上。傾斜角度為5°至30°。

感生電壓效應的大小可由下列公式表述： V X = L d ΔTzΔSSin ( 2 θ ) - - - ( 1 ) ]]>

其中V_X為在X方向上感生的電壓，L為感受光、熱輻射的薄膜長度，d為薄膜厚度?！鱐_Z為光、熱輻射照射樣品時在薄膜Z方向上產生的溫差，△S＝(S_ab-S_c)為這類材料的Seebeck系數在兩個方向上的差值，θ為單晶襯底表面法向與(001)軸之間的夾角，即傾斜角。

圖1為與(1)式有關的樣品取向示意圖。

圖2為用傾斜10°的SrTiO₃單晶襯底上生長的La_0.67Ca_0.33MnO₃薄膜在脈沖紫外激光照射下獲得的感生電壓的時間響應曲線。

下面將結合附圖對本發明作進一步詳述：

用T_1-XD_XMn_YO_δ作為光輻射、熱輻射感生電壓效應的材料，這類材料的基本分子式為：