[發(fā)明專利]一種二氧化鈦介孔薄膜紫外光電探測原型器件的制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910065080.8
• 申請日: 2009-06-01
• 公開（公告）號: CN101635320A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜祖亮;木銳;戴樹璽
• 申請（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;C23C28/00;C23C20/08;C23C14/34;C23C14/18
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 劉建芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種二氧化鈦介孔薄膜紫外光電探測原型器件的制作方法。

背景技術(shù)

寬禁帶半導(dǎo)體紫外光探測器具有抗干擾能力強(qiáng)和適用于惡劣環(huán)境(如高溫環(huán)境)等優(yōu)良特性，在科研、軍事、航天、環(huán)保、防火和許多工業(yè)控制領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值.目前，用于制作紫外光探測器的材料主要有Si，SiC，GaN，ZnO以及金剛石等，Si基紫外探測器的技術(shù)相對成熟，但是需要附帶濾光片，因此它的實(shí)際應(yīng)用存在一定的局限性。

現(xiàn)在大多數(shù)研究都集中在寬禁帶半導(dǎo)體材料上，以TiO₂作為一種氧化物半導(dǎo)體材料，禁帶寬度較大，對可見光幾乎不吸收，并且它的化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性良好，制備工藝相對成熟。近年來，利用TiO₂的氣敏特性、紫外吸收及光伏特性應(yīng)用于氣敏器件、光催化以及太陽能電池方面的研究十分活躍，已成為國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。TiO₂介孔薄膜因其比表面積較大、具有較多的表面態(tài)，在光催化、化學(xué)傳感器、發(fā)光材料、電致變色器件和太陽能電池等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。目前為止，張利偉等采用直流反應(yīng)磁控濺射法在ITO石英襯底上制備了TiO₂薄膜，采用C/TiO₂/ITO三層結(jié)構(gòu)研究了銳鈦礦TiO₂薄膜的紫外光響應(yīng)，但是該實(shí)驗的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易形成規(guī)?；a(chǎn)。以TiO₂介孔薄膜制作紫外光探測器的研究工作，國內(nèi)外還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種對紫外線有很好光電響應(yīng)性能且能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的二氧化鈦介孔薄膜紫外光電探測原型器件的制作方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種二氧化鈦介孔薄膜紫外光電探測原型器件的制作方法，采用以下步驟制備：

(1)將質(zhì)量比例為1∶0.003～0.008∶20～80的四氯化鈦、嵌段式聚醚F-127和無水乙醇加至燒瓶中混合，在冰水浴中攪拌反應(yīng)10～20分鐘，然后撤掉冰水浴，向燒瓶中加入0.6～3.6ml蒸餾水，常溫下攪拌反應(yīng)4～6小時即成溶膠；

(2)將潔凈的玻璃基底浸入步驟(1)制得的溶膠中，再緩慢提拉玻璃基底，使玻璃基底的表面覆蓋有溶膠，將覆蓋有溶膠的玻璃基底置于密閉容器內(nèi)陳化24～120小時，然后將陳化后的玻璃基底在空氣中煅燒，煅燒時以1～2℃/min的升溫速率升溫至300～450℃，保溫4～6h，自然冷卻到室溫，得到透明的TiO₂介孔薄膜；

(3)采用真空濺射的方式在TiO₂介孔薄膜一面鍍兩個間隔1～3mm的鉬電極，得到二氧化鈦介孔薄膜紫外光電探測原型器件。

所述真空濺射時先在TiO₂介孔薄膜的中央貼一個寬度為1～3mm的隔斷介質(zhì)，然后采用考夫曼離子源濺射鉬靶的方式向TiO₂介孔薄膜上鍍鉬電極，使二氧化鈦介孔薄膜表面沉積有厚度為30～60nm的鉬電極，揭去隔斷介質(zhì)后得到二氧化鈦介孔薄膜紫外光電探測原型器件。

所述密閉容器內(nèi)的相對濕度50～85％，溫度為室溫。

所述考夫曼離子源濺射時實(shí)驗本底真空度為6×10^-4Pa，沉積薄膜時真空度2.2×10^-2Pa，氬氣7.2sccm，屏極電壓1200V，加速電壓100V，束流60mA。

所述隔斷介質(zhì)為紙條、布條或塑料布。

本發(fā)明方法制備的TiO₂介孔薄膜紫外光電探測原型器件結(jié)構(gòu)較簡單，所采用的TiO₂介孔薄膜的介觀結(jié)構(gòu)有很好的周期性，規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)，較大的比表面積，利于O₂在其表面發(fā)生吸附-脫附，結(jié)構(gòu)為銳鈦礦單晶型態(tài)，對紫外線有較好的吸收，最后制得的TiO₂介孔薄膜紫外光電探測原型器件對紫外線有很好的光電響應(yīng)性能，本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)較簡單、可控程度高、制作較簡單、易于操作、重復(fù)性好的特點(diǎn)，可形成規(guī)?；a(chǎn)。

制備時四氯化鈦經(jīng)步驟1的反應(yīng)經(jīng)醇解、水解轉(zhuǎn)化為二氧化鈦；陳化的目的：隨著薄膜內(nèi)無水乙醇的蒸發(fā)，表面活性劑組成的膠束濃度逐漸增加，當(dāng)膠束濃度超過臨界濃度后，在氫鍵、范德華等分子間力的作用下，誘導(dǎo)無機(jī)相TiO₂的前軀體組裝成長程有序的介孔結(jié)構(gòu)；煅燒的目的：1.完全除去表面活性劑F-127、水及乙醇等反應(yīng)物；2.使TiO₂由無定形態(tài)轉(zhuǎn)化為銳鈦礦晶體，使其具有更優(yōu)異的光電性能。

附圖說明