[發明專利]紫外光敏傳感器、其制備方法、紫外光敏器件及紫外光檢測方法

有效

• 申請號: 201610249800.6
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN107305913B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 劉同軍;趙豪;程馳;趙穎
• 申請（專利權）人: 納智源科技（唐山）有限責任公司
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/18;H01L31/0224
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所(普通合伙) 11276
• 代理人: 劉云貴

技術領域

本發明涉及傳感器領域，尤其涉及基于氧化鋅的紫外光傳感器及其制備方法與應用。

背景技術

氧化鋅材料具有3.7eV的禁帶寬度，材料電阻只對180nm-365nm波長的紫外光具有響應，對可見光及紅外光沒有響應，是很好的寬禁帶光敏材料。用純氧化鋅材料制作的紫外光傳感器能夠很好的避免紫外波段以外的其它波段光線的干擾，從而有效避免誤報警的出現。

現有的紫外光傳感器信號采集方式，是通過光敏材料在光照激發下達到穩定態，以不同光照下光敏材料電阻的差異性表征光強度的不同。

在這種信號采集方式的基礎上，現有的紫外光敏器件產品，以GaN類和冷陰極管類紫外光傳感器為主。GaN類器件主要以GaN為光敏材料，以成本高昂的GaN作為襯底，同時由于工藝技術的問題，GaN無法形成大面積的光敏材料，也限制了該類紫外器件的受光面積。雪崩型光電管類產品雖然具有靈敏度高，測試精度高等優點，但是需要在高電壓(220V以上)下才能進行工作，同時，雪崩型光電管具有需要真空封裝，易破損，體積大，使用壽命不長，成本高等缺點，不適用于便攜式裝備和普通對測試精度要求不高的環境。硅類襯底上的氧化鋅產品，具有較好的光響應，但是因為硅本身是窄禁帶材料，對可見光具有響應，會造成器件對紫外波段以外的其他光的誤響應。而氧化鋅通過濺射等工藝制作在絕緣襯底上，其響應速度極慢，無法滿足快速測試的需求。

另外，無論是制作在Si襯底上還是制作在其它絕緣類襯底上的氧化鋅紫外傳感器，因為氧化鋅材料本身的紫外響應特點，導致在光態下，光敏材料光態電阻達到穩定的時間很長，很難快速確定穩定值。

發明內容

本發明的發明目的是針對現有技術的缺陷，提供一種紫外光敏傳感器的制備方法，由該方法制備得到的紫外光敏傳感器，應用該紫外光敏傳感器的紫外光敏器件，以及基于該紫外光敏器件所實現的紫外光檢測方法。

第一方面，本發明提供了一種紫外光敏傳感器的制備方法，包括：

(1)制作電極：在ITO導電玻璃表面制作第一電極和第二電極，第一電極和第二電極互不接觸；

(2)制備氧化鋅懸浮液：將粘結劑加入到有機溶劑中充分溶解得到粘結劑溶液，然后向其中加入氧化鋅納米粉體，混合均勻得到氧化鋅懸浮液；

(3)制作氧化鋅感光薄膜：將步驟(2)制備的氧化鋅懸浮液噴涂至步驟(1)制作的第一電極和第二電極表面以形成氧化鋅感光薄膜；

(4)熱處理與封裝。

第二方面，本發明提供了采用上述方法制備的紫外光敏傳感器，包括：氧化鋅感光薄膜，第一電極和第二電極；其中，

所述氧化鋅感光薄膜用于探測紫外光；

所述第一電極和所述第二電極互不接觸，位于所述氧化鋅感光薄膜的同一側，作為所述紫外光敏傳感器的電信號輸出端。

第三方面，本發明提供了一種紫外光敏器件，包括光敏元件模塊和信號采集模塊；其中，

所述光敏元件模塊是本發明第一方面的制備方法制備得到的紫外光敏傳感器或本發明第二方面的紫外光敏傳感器，用于在待測光照下光敏電阻產生阻值變化并輸出電信號；

所述信號采集模塊用于采集和處理與所述光敏電阻串聯的分壓電阻輸出的分壓，根據相鄰固定時間段內的分壓差值，確定是否刷新顯示；

所述光敏元件模塊通過引出電極與所述分壓電阻串聯連接。

第四方面，本發明提供了一種應用上述紫外光敏器件的紫外光檢測方法，包括：

(1)在待測光照射下，光敏元件模塊的光敏電阻產生阻值變化而輸出電信號；

(2)信號采集模塊采集和處理與所述光敏電阻串聯的分壓電阻輸出的分壓，根據相鄰固定時間段內的分壓差值，確定是否刷新顯示。

相對于現有技術，本發明的技術方案具有如下優點：

(1)采用氧化鋅粉體為原料，在有機溶劑中制備氧化鋅懸浮液，通過將該懸浮液噴涂于電極表面來制作感光薄膜，使得本發明的制備方法工藝簡單、成本低廉、適合大規模工業化生產。

(2)本發明的紫外光敏傳感器以氧化鋅為光敏材料，可以有效避免紫外光波段以外的其它波段光對傳感器的干擾；相對于傳統的紫外光敏傳感器，本發明的紫外光敏傳感器能夠很好的避免可見光的干擾，相對于現有GaN類紫外光敏傳感器，本發明的紫外光敏傳感器具有很好的成本優勢。

(3)本發明的紫外光敏器件以及基于該器件的紫外光檢測方法，克服了氧化鋅光電電阻穩定緩慢導致的數據采集時間過長的缺點，可實現穩定快速取值，和穩定表征紫外光強度。

附圖說明

圖1是本發明的紫外光敏傳感器制備方法的工藝流程圖；