[發明專利]一種AlZnO紫外光電陰極材料及紫外真空像增強器

無效

• 申請號: 201110408087.2
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102403048A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 鄧宏;韋敏;鄧雪然
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01B1/20
• 分類號: H01B1/20;H01B1/22;H01J31/50;H01J29/04
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于電子材料與元器件技術領域，涉及寬禁帶半導體導電薄膜及紫外光電陰極材料，具體是指通過控制Al_xZn_1-xO_1+0.5x(AlZnO)三元合金材料的各組分原子比在一定的范圍內，分別獲得Al_yZn_1-yO_1+0.5y(y≤0.02)透明導電薄膜和具有紫外光電發射性能的Al_xZn_1-xO(0.2≤x≤0.7)陰極薄膜，這兩種薄膜構成的復合層材料體系可應用在透射式真空光電探測器件中，分別實現底電極和紫外光電陰極的功能。?

技術背景

紫外探測技術是繼紅外和激光探測技術之后發展起來的又一軍民兩用光電探測技術。由于臭氧對300nm以下的紫外輻射有強烈的吸收作用，所有來自太陽輻射中的紫外線，只有波長為300nm～400nm的近紫外線能透過大氣層到達地面，因此，由于沒有太陽的背景輻射，在地球上或臭氧層以下的大氣層中波長在200nm～300nm的輻射就非常容易被探測到，而其他波段的光探測器就會受到太陽輻射的干擾，特別是在白天，工作在這個波段的探測器被稱為“日盲”。正是基于紫外線的“日盲”特性以及它在地球大氣層中因均勻散射而呈現的背景條件，紫外探測器方可對能釋放出大量紫外輻射的目標進行實時探測或有效跟蹤。紫外探測器件的種類有真空二極管、光電倍增管、固體探測器、像增強器及電子成像型探測器等多種形式，其中像增強器采用光電發射原理并通過MCP倍增放大可獲得很高的探測靈敏度，是目前紫外探測器開發和應用的熱點，而紫外光電陰極是它的核心部件之一，對器件的整體性能起到決定性的影響。像增強器需要光電陰極工作在透射方式下，透射式NEA光電陰極一般由三部分組成，即對紫外工作波長光透明的襯底、透明導電的底電極和光電陰極發射層。?

目前，基于負電子親和勢(Negative?Electron?Affinity或NEA)光電發射的GaN基的紫外光電陰極是新一代紫外光電陰極開發的熱點材料，但是GaN光電陰極材料的制備成本較高，并且需要昂貴的藍寶石或SiC襯底材料，不然會導致薄膜質量顯著下降，尤其是GaN系材料由于需要在高溫下生長，使其制備透射模式探測器的技術難度加大，不易找到與之晶格匹配良好的底電極材料。?

ZnO與GaN材料相類似，是直接帶隙半導體材料，有相同的晶體結構，相近的晶格常數和禁帶寬度，而且ZnO系材料比較容易生長，可以沉積在各種不同的基板上面，在工藝上有利于透射式探測器件的制備。四川天微電子有限責任公司申請的專利“一種光電陰極和利用該陰極的真空紫外光電器件的制備工藝(申請號：CN200610022021.9)”，該專利申請雖然提?及將ZnO材料用于像管的陰極及導電電極，但沒有具體公開ZnO材料的性能要求與是否摻雜，導致本領域技術人員無法實施該專利技術方案。?

發明內容

本發明提供一種AlZnO紫外光電陰極材料，采用采用沉積于透紫襯底基片上的高導電Al_yZn_1-yO_1+0.5y(y≤0.02)薄膜作為透明底電極，并在透明底電極上誘導生長Al_xZn_1-xO_1+0.5x(0.2≤x≤0.7)合金薄膜材料作為紫外光電陰極材料，該紫外光電陰極材料對紫外光敏感，通過嚴格控制材料組分可實現光學吸收邊藍移至300nm以內，從而滿足紫外光日盲區探測要求，且具有制備方法簡單、成本較低、無毒環保的特點。本發明同時提供一種紫外真空像增強器，該紫外真空像增強器以本發明提供的AlZnO紫外光電陰極材料作為陰極，具有良好的紫外光電發射性能，能夠滿足紫外探測并實現紫外日盲區的探測要求。?

本發明詳細技術方案為：?

一種AlZnO紫外光電陰極材料，如圖1所示，包括透紫襯底基片(藍寶石基片或石英基片)、沉積于透紫襯底基片表面的透明氧化物底電極和沉積于透明氧化物底電極表面的AlZnO合金薄膜；所述透明氧化物底電極為Al_yZn_1-yO_1+0.5y(y≤0.02)薄膜，所述AlZnO合金薄膜的化學式為Al_xZn_1-xO_1+0.5x，其中0.2≤x≤0.7。?