[發明專利]鈦鋯氧化物固溶體納米線陣列紫外光探測器及其制備方法

無效

• 申請號: 201110386056.1
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102437229A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 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: H01L31/108
• 分類號: H01L31/108;H01L31/0224;H01L31/18
• 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器件技術領域，具體涉及一種以透明導電玻璃為襯底，以鈦鋯氧化物固溶體(Zr_xTi_1-xO₂)納米線陣列為基體，以Ag或Au為金屬電極的肖特基結構半導體紫外光電探測器及其制備方法。

背景技術

紫外探測器在國防軍事、紫外天文學、燃燒工程、導彈尾焰探測、紫外告警、生物細胞癌變檢測以及渦輪引擎燃燒效率監測等方面均有著廣泛的應用前景，已經成為世界上許多先進國家研究開發的重點課題之一。而寬禁帶半導體基紫外光探測器由于體積小、效率高、成本低、功耗低等優點，在光電探測領域得到了廣泛的重視和飛速的發展。

目前用于紫外光探測器的半導體材料有很多，主要集中在SiC、GaN和ZnO等材料中。但迄今為止，沒有哪一種寬禁帶半導體紫外光探測器及成像器件能成為這一領域的主流產品。其中主要的原因是缺少制備大規模集成器件的襯底材料和有效的技術手段。另外，用以上材料制備紫外光電探測器，不僅制備工藝難度大，生產成本高，對加工條件和設備的要求也很苛刻。由于TiO₂材料價格低廉，具有非常好的耐候性、物理和化學穩定性和良好的光電特性，因此在紫外光探測方面具有明顯的優勢。

但TiO₂基紫外探測器的響應度還有待進一步提高，測試范圍也有待于擴展。Zr_xTi_1-xO₂納米線陣列綜合了TiO₂和ZrO₂的優點，已經在光催化領域得到了重要的應用。相對于TiO₂納米材料，Zr_xTi_1-xO₂材料具有更高的比表面積和更好的熱穩定性，最重要的是：Zr_xTi_1-xO₂的禁帶寬度還可以根據材料中Ti和Zr的不同比例從3.0eV(TiO₂)調整到7.8eV(ZrO₂)，有望制作出日盲區深紫外探測器。另外，一維取向的Zr_xTi_1-xO₂納米線陣列不但可以有效抗拒團聚效應，提高器件的長期穩定性和使用壽命，還可以使電信號在器件內部沿著材料的縱向有向傳導，從而降低器件的響應恢復時間并提高響應度。因此，Zr_xTi_1-xO₂納米線陣列基紫外探測器具有獨特的應用前景。

發明內容

本發明目的是提供一種以透明導電玻璃為襯底、以Zr_xTi_1-xO₂納米線陣列為基體的金屬/半導體肖特基結結構的光伏型紫外光探測器及該探測器的制備方法。

本發明所述的Zr_xTi_1-xO₂納米線陣列紫外光探測器，其特征在于：依次由透明導電玻璃襯底、采用低溫極性界面水解法在襯底上直接生長的一維Zr_xTi_1-xO₂納米線陣列、在納米線陣列上直接制備的Ag或Au金屬電極構成，待探測的紫外光從透明導電玻璃襯底的一側入射；其中透明導電玻璃襯底的厚度為2～3mm，一維Zr_xTi_1-xO₂納米線陣列的厚度為1～3μm，一維Zr_xTi_1-xO₂納米線材料中Zr與Ti的摩爾比為0.01～1∶1；金屬電極的有效面積為1～5mm²，厚度為500～1000μm。本發明所述的Zr_xTi_1-xO₂納米線陣列紫外光探測器，當Zr與Ti的摩爾比為0.01～0.1∶1時，Zr的摻入可以使器件獲得較高的響應度；當Zr與Ti的摩爾比為0.2～1∶1時，雖然器件響應度會有所降低，但其響應度的峰值會出現相應的藍移，有利于對短波長紫外光進行探測。

本發明所述的Zr_xTi_1-xO₂納米線陣列紫外光探測器的制備步驟如下：

(一)襯底的處理