[實用新型]一種納米同軸電纜異質結陣列基紫外探測器

無效

• 申請號: 201120162340.6
• 申請日: 2011-05-20
• 公開（公告）號: CN202049984U
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 付姚;邢明銘;羅昔賢;張映輝;彭勇
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/0264
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本實用新型涉及一種紫外光探測器技術，特別是一種用于紫外光探測的納米同軸電纜異質結陣列基紫外光探測器。

背景技術

紫外光探測器因其抗干擾能力強等優點在軍民領域得到了廣泛應用。由于傳統單晶Si基半導體材料對紫外光沒有選擇吸收性，必須使用昂貴的濾光片，導致單晶Si基紫外探測器生產成本居高不下，難以滿足民用市場的需要。因此，目前人們主要把目光集中在寬帶隙半導體材料構成的結型器件上，如(Al)GaN、SiC、ZnO、金剛石結型器件等，相應的研究也主要集中在單晶器件上。由于單晶材料制備工藝復雜、往往需要造價高昂的生產設備，因此，紫外探測器的制造成本仍舊很高。近年來由于納米材料和納米光電子技術的飛速發展，使得研究人員更多地將目光投到制備工藝更為簡易，且無需昂貴制造設備的納米結構多晶薄膜結型器件上，希望以此制備出成本更低、性能更為突出的紫外光探測器，相關研究已成為新的熱點。

目前，國內外研究人員以納米多晶薄膜為基礎設計了多種不同結型結構的紫外光電探測器件，包括液結、肖特基結、PN結型紫外光探測器，并對它們的光電性能進行了較為詳細的研究，如《科學通報》2006.51(8)發表了付姚、曹望和合著的《用于紫外光傳感器的透明納米TiO₂薄膜的制備》，《Applied?physics?letters》2007，90，201118發表了H.L.Xue，X.Z.Kong，Z.R.Liu等合著的《TiO₂based?metal-semiconductor-metal?ultraviolet?photodetectors》。然而，盡管有關納米多晶薄膜結型紫外光探測器的研究取得了一定的進展，但從所獲器件性能來看，仍處于初級階段。納米多晶薄膜紫外光探測器的光電性能尚無法趕超單晶器件而獲得應用。

傳統多晶薄膜結型器件光電性能之所以無法得到飛躍性提高的根本原因如下：

1.傳統多晶薄膜結型器件的異質結結構與單晶結型器件相似，異質結界面均為普通的平面接觸，因此，分布在接觸面附近的空間電荷區面積較小，對光生電子-空穴對的分離作用有限；

2.多晶薄膜內過高的晶界和缺陷密度嚴重阻礙了光生電子向導電基底或金屬電極的擴散，使得大量光生電子-空穴對在尚未擴散至電極處時，即因為發生復合而損失掉；

3.多晶薄膜內所存在的大量缺陷作為光生電子-空穴對的復合中心也嚴重降低了光生載流子的壽命。

上述原因在很大程度上抑制了納米多晶薄膜結型器件光電性能的提高。如果能夠將納米多晶薄膜的晶粒高度有序地排列起來，使其在薄膜內形成光生載流子傳輸的專用通道，同時通過優化結構設計最大限度地擴大異質結界面面積，那么勢必會使薄膜中光生載流子在傳輸中受到的阻礙大幅降低，大幅提高光生電子-空穴對的分離效率，從而有望使納米多晶薄膜的光電性能獲得顯著的提高，使其接近甚至達到單晶器件的水平。

就目前的研究成果來看，高度有序化的納米晶粒結構，如納米管陣列、納米線陣列、光子晶體已成功應用于太陽能電池、氣體傳感器、光催化等領域的研究，并取得了不錯的效果。《Chemistry?of?Materials》2010.22：143發表了C.K.Xu，P.H.Shin，L.L.Cao等合著的《Ordered?TiO₂?nanotube?arrays?on?transparent?conductive?oxide?for?dye-sensitized?solar?cells》，他們的研究結果證實，具有高度有序結構的納米多晶薄膜比傳統多晶薄膜的確能夠獲得令人驚喜的性能提高。然而需要注意的是，盡管有序化的納米結構對光生載流子的傳輸速率有很大的提高，但其對光生電子-空穴對的分離卻無直接作用。