[發(fā)明專利]基于垂直導(dǎo)電方向的TiO2?NiO異質(zhì)P?N結(jié)所形成光控傳輸溝道的紫外探測(cè)器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610910686.7
• 申請(qǐng)日: 2016-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106356421B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阮圣平;張德重;溫善鵬;郭文濱;沈亮;董瑋;張歆東;孫亮;陳川;劉昕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/109
• 分類號(hào): H01L31/109;H01L31/18
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司22201
• 代理人: 劉世純,王恩遠(yuǎn)

1.一種基于垂直導(dǎo)電方向的TiO₂-NiO異質(zhì)P-N結(jié)所形成光控傳輸溝道的紫外探測(cè)器，其特征在于：從下至上依次由襯底、采用溶膠-凝膠法在襯底上制備的納米TiO₂薄膜、采用蒸鍍法在納米TiO₂薄膜上制備的一對(duì)Au引線點(diǎn)、采用蒸鍍法及控制氧化法在納米TiO₂薄膜表面和Au引線點(diǎn)上制備的Au/Ni叉指電極、采用蒸鍍法及控制氧化法在TiO₂薄膜表面和Au/Ni叉指電極上制備的NiO薄膜構(gòu)成，其中NiO薄膜的厚度為20～60nm。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于垂直導(dǎo)電方向的TiO₂-NiO異質(zhì)P-N結(jié)所形成光控傳輸溝道的紫外探測(cè)器，其特征在于：襯底的厚度為0.5～1.5mm，納米TiO₂薄膜的厚度為40～60nm，Au引線點(diǎn)的厚度為20～30nm，每個(gè)面積為0.04～0.06mm²，Au/Ni叉指電極的厚度為15～25nm，電極長(zhǎng)度、電極間距、電極寬度分別為0.8～1.2mm、10～30μm、10～30μm。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于垂直導(dǎo)電方向的TiO₂-NiO異質(zhì)P-N結(jié)所形成光控傳輸溝道的紫外探測(cè)器，其特征在于：襯底為鋁酸鑭片、鈦酸鍶片或氟化鈣片。

4.權(quán)利要求1所述的一種基于垂直導(dǎo)電方向的TiO₂-NiO異質(zhì)P-N結(jié)所形成光控傳輸溝道的紫外探測(cè)器的制備方法，其步驟如下：

(1)清洗襯底

通過(guò)超聲清洗法，將襯底依次置于丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗10～15分鐘，然后烘干；

(2)制備TiO₂薄膜

用旋涂的方法在襯底表面形成TiO₂溶膠薄膜，旋涂轉(zhuǎn)速為1500～3000轉(zhuǎn)/分鐘，旋涂時(shí)間為20～30秒；然后于80～120℃條件下烘干10～15分鐘，襯底冷卻至室溫后重復(fù)旋涂和烘干步驟2～5次，最后將TiO₂溶膠薄膜連同襯底高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為450～650℃，燒結(jié)時(shí)間為1～3小時(shí)，最終在襯底表面得到納米TiO₂薄膜；

(3)制備Au引線點(diǎn)

利用帶有引線點(diǎn)鏤空?qǐng)D形的模板，采用高溫蒸鍍法在TiO₂薄膜表面制備一對(duì)Au引線點(diǎn)；模板上的鏤空?qǐng)D形為兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的正方形，每個(gè)的面積為0.04～0.06mm²，兩個(gè)正方形相鄰兩邊的間隔為1.2～1.6mm；在TiO₂表面制得的Au引線點(diǎn)與模板上鏤空?qǐng)D形一致，蒸鍍Au引線點(diǎn)的厚度為20～30nm；

(4)制備Ni薄膜

在TiO₂薄膜表面通過(guò)高溫蒸鍍法制備金屬Ni薄膜，Ni薄膜覆蓋一部分Au引線點(diǎn)，Ni薄膜的厚度為20～60nm；

(5)制備叉指狀超薄Au層

首先在Ni薄膜表面旋涂一層厚度為0.5～1μm的正型光刻膠薄膜，旋涂轉(zhuǎn)速為800～1500轉(zhuǎn)/分，旋涂時(shí)間為20～30秒，再于80～100℃溫度下前烘10～20分鐘；將與Au叉指電極結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的光刻掩膜板放在光刻膠薄膜上，經(jīng)過(guò)紫外曝光并顯影，然后100～120℃后烘處理10～20分鐘，得到具有鏤空叉指窗口的光刻膠薄膜，叉指窗口內(nèi)露出Ni薄膜；再采用高溫蒸鍍法在該具有鏤空叉指窗口的光刻膠薄膜上制備超薄Au層，厚度為4～8nm，然后將襯底放入丙酮中超聲10～20秒進(jìn)行剝離處理，未曝光的光刻膠連同其上的Au層被剝離，洗去丙酮并吹干，留下叉指狀超薄Au層；

(6)制備NiO薄膜和Au/Ni電極

將基片放入管式爐中，通入氧氣流量為30～50sccm，400～600℃退火5～15分鐘，在空氣中自然冷卻至室溫；無(wú)Au層覆蓋的Ni薄膜全部被氧化成NiO，有叉指狀超薄Au層覆蓋的Ni薄膜，Ni氧化速度較慢，氧化后生成的NiO從不成膜Au層的間隙中滲出并在Au層表面形成NiO薄膜；控制氧化反應(yīng)時(shí)間為5～15分鐘，使Au層下的Ni薄膜不完全被氧化，剩余的Ni與Au共同組成叉指Au/Ni電極，最終得到基于垂直導(dǎo)電方向的TiO₂-NiO異質(zhì)P-N結(jié)所形成光控傳輸溝道的紫外探測(cè)器。

5.如權(quán)利要求4所述的一種基于垂直導(dǎo)電方向的TiO₂-NiO異質(zhì)P-N結(jié)所形成光控傳輸溝道的紫外探測(cè)器的制備方法，其特征在于：是在室溫條件下，向60～100mL無(wú)水乙醇中依次加入5～10mL鈦酸四丁酯、5～10mL冰醋酸、5～10mL乙酰丙酮和5～10mL去離子水并持續(xù)攪拌，直至得到黃色透明膠體，靜置陳化12～15小時(shí)，得到TiO₂溶膠。