[發明專利]具有鈍化處理的寬禁帶氧化物半導體薄膜層的紫外探測器及制備方法

有效

• 申請號: 201310210273.4
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103268897A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 劉彩霞;劉國華;阮圣平;張海峰;郭文濱;周敬然;董瑋;沈亮;張歆東;溫善鵬
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/0264;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;王恩遠

1.一種具有鈍化處理的寬禁帶氧化物半導體薄膜層的紫外探測器，其特征在于：依次由襯底、經(NH₄)₂S溶液鈍化處理的光敏感寬禁帶氧化物半導體薄膜層和金屬叉指電極組成。

2.如權利要求1所述的一種具有鈍化處理的寬禁帶氧化物半導體薄膜層的紫外探測器，其特征在于：襯底的厚度為3～5mm，長度和寬度均為12～18mm，薄膜層的厚度為100～200nm，金屬叉指電極的厚度為30～150nm，電極寬度為5～60μm，電極間距為5～30μm。

3.如權利要求1所述的一種具有鈍化處理的寬禁帶氧化物半導體薄膜層的紫外探測器，其特征在于：襯底為石英、藍寶石或硅，光敏感寬禁帶氧化物半導體薄膜層為TiO₂、ZnO或SrTiO₃，金屬叉指電極為Au或Pt。

4.一種具有鈍化處理的寬禁帶氧化物半導體薄膜層的紫外探測器的制備方法，其步驟如下：

（1）TiO₂薄膜的制備

將TiO₂溶膠以2500～3000rpm的轉速旋涂在清洗后的襯底上，共旋涂3～5層；每層的勻膠時間為15～20s，每層TiO2溶膠在120～150℃條件下烘5～7分鐘，空氣中冷卻3～5分鐘；然后將旋涂好TiO₂溶膠的襯底片放在馬弗爐中，550～650℃條件下燒結2～3小時，即形成銳鈦礦型TiO₂薄膜；

（2）TiO₂薄膜的酸洗

用玻璃棒將質量分數為96～98%的濃硫酸緩慢引流加入到質量分數為30～40%的雙氧水中，并不斷攪拌配置成體積比為2～5：1的濃硫酸和雙氧水的酸洗液，然后將TiO₂薄膜浸入此酸洗液中2～4分鐘；

（3）硫化銨溶液的制備

將質量分數為37～40%的稀鹽酸逐滴加入到不斷攪拌的質量分數為10～25%的硫化銨溶液中，至溶液的pH值為6.8～7.2；

（4）TiO₂薄膜的表面鈍化處理

將酸洗后的TiO₂薄膜浸泡在制備好的硫化銨溶液中，超聲處理10～80分鐘，超聲功率為80～100W；最后將處理過的TiO₂薄膜去離子水沖洗、氮氣流下吹干；

（5）TiO₂薄膜的真空低溫退火

將鈍化處理過的TiO₂薄膜放入真空干燥箱中，20℃～30℃條件下抽真空到10～20Pa以下，在100℃～120℃的條件下退火60～80分鐘；

（6）TiO₂薄膜的清潔干燥

將退火后的TiO₂薄膜放在紫外清洗機中，在紫外光下照射20～30分鐘去除表面有機污染物，再經去離子水沖洗后放入真空干燥箱中100℃～120℃脫水烘焙5～7分鐘得到清潔干燥的硫化銨鈍化處理過的TiO₂薄膜；

（7）金屬叉指電極的制備

在清潔干燥后的硫化銨鈍化處理過的TiO₂薄膜表面旋涂一層1～3μm厚的BP212正型光刻膠，放置在熱板上70℃～80℃條件下前烘15～20分鐘；然后在光刻機上，將與插指電極圖形結構互補的掩膜板與旋涂了光刻膠的襯底調整好位置后緊密接觸，曝光40～50秒；曝光后顯影30～50秒，用去離子水沖洗后吹干，110℃～120℃條件下在熱板上堅膜25～30分鐘即在鈍化處理過的TiO₂薄膜上得到與插指電極結構互補的光刻膠圖形；然后采用射頻磁控濺射技術在其上面濺射一層金屬；最后用丙酮將光刻膠及其上面的金屬超聲刻蝕掉，超聲功率為50～70W，得到厚度為30～150nm、電極寬度為5～60μm、電極間距為5～30μm的叉指電極；從而制備得到具有鈍化處理的寬禁帶氧化物半導體薄膜層的紫外探測器。

5.如權利要求4所述的一種具有鈍化處理的寬禁帶氧化物半導體薄膜層的紫外探測器的制備方法，其特征在于：步驟1）中清洗過的襯底，是用超聲清洗的方法，分別以氯仿、甲醇、去離子水為清洗介質，并在清洗液中加入0.5～1.5g的金剛砂研磨劑，分別超聲10～20分鐘，超聲功率為80～100W，然后在氮氣流下吹干。