[發明專利]鉭酸鈉薄膜紫外光探測器及其制備方法

無效

• 申請號: 201110339162.4
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102368508A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 阮圣平;張敏;張海峰;劉彩霞;馮彩慧;周敬然;陳維友
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/18;C23C22/64;C23C14/35;C23C14/18
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術領域

本發明屬于半導體光電探測技術領域，具體涉及一種以鉭酸鈉(NaTaO₃)薄膜為基體材料，以Au、Pt或Ni為金屬電極的NaTaO₃薄膜紫外光探測器及其制備方法。

背景技術

紫外探測技術是繼激光、紅外及可見光探測以外的又一門新興探測技術，在國防、紫外天文學、燃燒工程、導彈尾焰探測、紫外告警、生物細胞癌變檢測和渦輪引擎燃燒效率監測等方面所表現出來的巨大應用前景使其成為近年來光電探測領域的熱點。

目前制造紫外探測器的半導體材料主要集中為氮化鎵、金剛石膜、碳化硅和氧化鋅等。由于這些材料的制備工藝難度大，器件的制作工藝復雜，造成紫外探測技術發展緩慢。為了擺脫這些問題，人們積極展開研究工作，尋找性能優越、價格低廉、工藝簡單的可替代材料，探索新的器件制備工藝。近幾年，由于良好的光電性能，鈣鈦礦材料逐漸被用于光電器件的研制。作為鈣鈦礦材料的一種，NaTaO₃的物理化學性質穩定，并且在整個日盲區顯現出了優異的光電特性，因此可作為制作日盲型紫外探測器的基體材料。

傳統的薄膜生長法是溶膠-凝膠法，但是溶膠-凝膠法工藝復雜，多次涂膜可能會導致基底材料出現龜裂，進而影響光電性能；而固相反應法制得的材料粒徑較大。

發明內容

本發明的目的是提供一種以水熱合成法制備的NaTaO₃薄膜為基體材料的金屬-半導體-金屬結構NaTaO₃薄膜紫外光探測器及該探測器的制備方法。

采用水熱法制備NaTaO₃薄膜，擺脫了溶膠-凝膠工藝多次涂膜可能導致膜裂的缺點，也可克服固相反應法材料粒徑過大的問題，同時為大規模制備工藝簡單、成本低、缺陷密度較低、結晶度良好的紫外探測器基體材料提供了新的渠道，因此具有重要的應用價值。

本發明所述的水熱合成法制備的NaTaO₃薄膜紫外光探測器，從下至上依次由金屬鉭片襯底，采用水熱合成法在金屬鉭片上生長的NaTaO₃薄膜，在NaTaO₃薄膜上采用磁控濺射法制備的Au、Pt或Ni金屬插指電極組成，待探測的紫外光從金屬插指電極的上方入射；NaTaO₃薄膜的厚度為0.5～2μm，金屬插指電極的厚度為0.03～0.15μm，插指電極的寬度為0.5～1mm，插指電極的間距為0.5～1mm。

本發明所述的水熱法NaTaO₃薄膜紫外光探測器的制備步驟如下：

1、襯底的清洗

將金屬鉭片襯底用離子水清洗干凈，然后用氮氣吹干；

2、水熱合成法NaTaO₃薄膜的制備

將2～3克氫氧化鈉溶解在10～15毫升去離子水中，然后將氫氧化鈉溶液置于反應釜中，把金屬鉭片放入反應釜中并將反應釜密封，然后把反應釜放在電阻爐內，將溫度調到130～200℃加熱10～24h；將反應釜取出后冷卻至室溫，再將鉭片取出，先用去離子水沖洗鉭片，再用氮氣吹干，從而在鉭片上得到厚度為0.5～2μm的NaTaO₃薄膜；

3、采用磁控濺射技術在NaTaO₃薄膜上制備金屬插指電極

采用磁控濺射技術制備金屬電極，在NaTaO₃薄膜上覆蓋一個與插指電極結構互補的掩膜板，將NaTaO₃薄膜與掩膜板一并置于真空室中，抽真空至1.0×10^-3～5.0×10^-3Pa；然后通Ar氣，濺射氣壓為0.3～1.2Pa，濺射功率為40～110W，濺射時間5～30分鐘，濺射鈀為Au、Pt或Ni鈀，濺射得到的插指電極的厚度為0.03～0.15μm；最后將NaTaO₃薄膜上的掩膜板去掉，從而得到金屬插指電極，其中插指電極寬度為0.5～1mm，插指電極間距為0.5～1mm；至此制備得到金屬-半導體(NaTaO₃)-金屬平面結構NaTaO₃薄膜紫外光探測器。

附圖說明

圖1：本發明所制備器件的結構示意圖；

圖2器件的電流-電壓特性曲線(膜厚0.5μm)；

圖3器件的電流-電壓特性曲線(膜厚1μm)；

圖4器件的電流-電壓特性曲線(膜厚2μm)。