[發(fā)明專利]基于單根氧化鋅納米線的光電響應(yīng)探測(cè)器及制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310712821.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN103928561A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許劍;程抱昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/102
• 分類號(hào): H01L31/102;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納米光電響應(yīng)探測(cè)器技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

自從上世紀(jì)九十年代以來，氧化鋅作為紫外光電探測(cè)器已經(jīng)被人們廣泛研究，由于納米結(jié)構(gòu)的氧化鋅有獨(dú)特的光電特性，尤其是單根納米線，是制備光電器件的理想材料。氧化鋅在室溫下的禁帶寬度為3.37eV，激子束縛能高達(dá)60meV，比寬禁帶材料GaN（25meV）和ZnSe（20meV）都要高出很多，也是繼氮化鎵之后半導(dǎo)體光電領(lǐng)域又一研究熱點(diǎn)，并成為第三代半導(dǎo)體的核心基礎(chǔ)材料。此外，氧化鋅還具有很高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，光電響應(yīng)度高，響應(yīng)范圍寬，生產(chǎn)成本低，無毒，易刻蝕等眾多優(yōu)點(diǎn)，因而氧化鋅應(yīng)用在光電探測(cè)器領(lǐng)域前景非常廣闊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種基于單根氧化鋅納米線的光電響應(yīng)探測(cè)器及制備方法，即具有高性能日盲紫外、可見光和近紅外范圍內(nèi)的寬光譜光電響應(yīng)探測(cè)器及制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明所述的單根氧化鋅納米結(jié)構(gòu)寬光譜光電探測(cè)器件，包含單根氧化鋅納米線（1）、基板（2）、金屬電極（3）、導(dǎo)線（4）、聚合物封裝層（5）；單根氧化鋅納米線（1）放置在基板（2）上，將其單根氧化鋅納米線（1）兩端焊上金屬電極（3），在金屬電極（3）兩端焊上導(dǎo)線（4），然后用聚合物封裝層（5）將整個(gè)單根氧化鋅納米線（1）封裝在基板上（2）。

所述的金屬電極為金(Au)、銀（Ag）或鋁（Al）。

所述的基板為氧化鋁、氮化鋁等陶瓷基板。

所述的聚合物封裝層為聚二甲基硅氧烷（PDMS）或聚二甲基硅氧烷（PDMS）。

本發(fā)明基于單根氧化鋅納米結(jié)構(gòu)寬光譜光電探測(cè)器件的制備方法如下：在平整的基板上放置單根氧化鋅納米線，在單根氧化鋅納米線兩端焊接金屬電極，并在金屬電極上焊接導(dǎo)線，將其放置在可控溫的加熱平臺(tái)上加熱2小時(shí)，使其固化并冷卻后，用封裝材料將單根氧化鋅納米線封裝在氧化鋁基板上，接著放入在90℃恒溫箱保溫中10~12小時(shí)。

本發(fā)明所述的寬光譜光電響應(yīng)探測(cè)器是通過改變外加電壓和光照強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)的，產(chǎn)生原因是由于納米結(jié)構(gòu)的氧化鋅表面態(tài)的存在。

本發(fā)明是典型的寬光譜光電響應(yīng)探測(cè)器，響應(yīng)波長從200nm到900nm，目前大多報(bào)道是氧化鋅紫外光電探測(cè)器，很少有報(bào)道氧化鋅光電流響應(yīng)行為在可見光和近紅外范圍內(nèi)，所以本發(fā)明的寬光譜光電響應(yīng)探測(cè)器可以廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，其前景是廣闊的。也是開創(chuàng)性和史無前例的。

附圖說明

圖1?為基于單根氧化鋅納米線即“金屬-半導(dǎo)體-金屬（MSM）”寬光譜光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

?圖2?為單根氧化鋅納米線在掃描電子顯微鏡下的圖像。

?圖3?是在直流偏置電壓分別為1V和10V時(shí)，在相同的光照強(qiáng)度下，光響應(yīng)與波譜的變化圖。圖中左側(cè)數(shù)據(jù)是電壓1V時(shí)的光電流大小，右側(cè)數(shù)據(jù)是電壓10V時(shí)的光電流大?。豢梢钥闯?，電壓在10V時(shí)的光電流遠(yuǎn)大于1V的光電流，說明氧化鋅有很好的正光電導(dǎo)。

圖4?為波長范圍200nm到900nm光譜都有明顯的光電導(dǎo)顯示圖，是在直流偏置電壓為10V時(shí)具有不同波長的光在檢測(cè)器中依次亮起。

圖5?是在1V直流偏置電壓下，激發(fā)光強(qiáng)度所決定的氧化鋅納米線光響應(yīng)分別在（1）330nm，（2）370nm，（3）650nm，（4）745nm的波長下進(jìn)行的光照射的測(cè)試結(jié)果圖。從本圖可以看出，隨著激發(fā)強(qiáng)度的增加，光響應(yīng)更加明顯，另外，當(dāng)光開啟時(shí)，光響應(yīng)是單調(diào)增加的。停止照射，光響應(yīng)的衰減也很慢，表明存在持續(xù)的光電導(dǎo)，并且圖示顯示隨著光照強(qiáng)度的減弱，衰減變得更加緩慢慢。

圖6?在1V偏置電壓下，（1）是在370nm的紫外光照射下，（2）是在650nm紅外光照射下，（3）是在745nm的近紅外光照射下的氧化鋅納米線的I-V特性曲線圖。

具體實(shí)施方法

下面通過實(shí)施例，進(jìn)一步描述本發(fā)明所提出的單根氧化鋅納米線的寬光譜光電響應(yīng)探測(cè)器。

實(shí)施例1。