[發(fā)明專利]一種控制橫向ZnO納米線陣列紫外探測器均勻性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710317590.4
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107123701B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高志遠(yuǎn);張潔;薛曉瑋;趙立歡;鄒德恕
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0296;H01L31/0352;H01L31/09;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

1.一種提高橫向ZnO納米線陣列紫外探測器的納米線陣列均勻性的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將以硅襯底為基底，所述基底依次用丙酮和乙醇進(jìn)行超聲清洗，用氮?dú)獯蹈桑瑐溆茫?/p>

(2)制備絕緣襯底，采用PECVD方法在上述步驟(1)處理過的硅襯底上生長300nm二氧化硅絕緣層；

(3)對步驟(2)中所述的絕緣層依次用丙酮和乙醇進(jìn)行超聲清洗，用氮?dú)獯蹈桑瑐溆茫?/p>

(4)以叉指電極掩模板為模板，采用光刻工藝在步驟3中的絕緣層表面上使用光刻膠AZ5214進(jìn)行圖案化處理，使得光刻膠AZ5214的圖形的截面為梯形結(jié)構(gòu)，且呈倒梯形，即光刻膠AZ5214與二氧化硅絕緣層接觸的底面面積小于上部非接觸的截面面積，光刻膠AZ5214圖形的側(cè)面為具有坡度斜面；

(5)在步驟(4)中光刻后得到的二氧化硅絕緣層上通過磁控濺射的方法依次生長氧化鋅種子層和金屬電極；

(6)剝離步驟(5)的光刻膠，最終形成氧化鋅種子層和金屬電極側(cè)面有一定坡度的臺階襯底；

(7)將1:1摩爾比例的六水合硝酸鋅(Zn(NO₃)₂·6H₂O)和六次甲基四胺(HMTA)溶于去離子水中，攪拌均勻，配制成0.1mmol/L-2.5mmol/L的硝酸鋅溶液作為前體溶液；

(8)步驟(7)所得前體溶液放入水熱反應(yīng)釜中，再將步驟(6)中襯底的電極面朝下浮于前體溶液表面，在80℃下反應(yīng)生長ZnO納米線，生長時間隨種子層厚度和前體溶液濃度不同，納米線生長速度不同，根據(jù)生長速度調(diào)節(jié)生長時間；

(9)將生長有ZnO納米線的襯底取出，用去離子水反復(fù)沖洗，氮?dú)獯蹈桑藭r，ZnO納米線就以均勻橋接的方式連接兩個電極條之間，就制備完成了ZnO納米線陣列紫外探測器件的主要部分；

(10)通過掃描電子顯微鏡觀察納米線的形貌和通過電學(xué)測試得到I-V特性，若當(dāng)前納米線陣列在臺階處未達(dá)到均勻排列的形貌，則重新返回步驟(3)并對絕緣襯底進(jìn)行退火處理；

(11)退火可使二氧化硅絕緣層的致密性和粗糙度發(fā)生改變，并繼續(xù)步驟(4)-步驟(9)，觀察步驟(9)得到的經(jīng)過退火處理后對應(yīng)的納米線直徑和器件I-V特性，確定二氧化硅絕緣層是否需要退火處理；

(12)經(jīng)過步驟(9)或步驟(11)后，若納米線陣列在臺階處成核點(diǎn)均勻排列，但中間橋接數(shù)量較少，說明臺階坡度較緩，則重新返回步驟(4)，改變光刻膠側(cè)面圖形坡度，使得納米線生長分散角度發(fā)生變化，繼續(xù)步驟(5)-步驟(9)，觀察步驟(9)，對比不同坡度角度對應(yīng)的納米線陣列的均勻性和器件I-V特性，從中選取橋接數(shù)量最多的納米線陣列對應(yīng)的臺階坡度；

(13)經(jīng)過步驟(12)后，納米線陣列若仍未達(dá)到納米線均勻布滿兩邊電極的形貌，則重新返回步驟(5)調(diào)節(jié)ZnO種子層厚度，種子層厚度決定納米線成核點(diǎn)的大小和數(shù)量，并繼續(xù)步驟(6)--步驟(9)，觀察步驟(9)得到的不同種子層厚度條件下對應(yīng)的均勻納米線陣列和I-V特性，從中選取最優(yōu)種子層厚度。

2.按照權(quán)利要求1所述的一種提高橫向ZnO納米線陣列紫外探測器的納米線陣列均勻性的方法，其特征在于，步驟(11)對二氧化硅絕緣襯底進(jìn)行退火處理，改變襯底粗糙度，進(jìn)而影響納米線均勻性及器件特性，觀察步驟(9)得到的不同退火條件對應(yīng)的納米線形貌和I-V特性，從中選取最均勻納米線陣列和最優(yōu)特性對應(yīng)的最佳襯底退火條件。

3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種提高橫向ZnO納米線陣列紫外探測器的納米線陣列均勻性的方法，其特征在于，在得到最優(yōu)退火條件之后，若納米線仍未實(shí)現(xiàn)均勻橋接，則在步驟(12)改變光刻膠側(cè)面圖形坡度，使得納米線生長分散角度發(fā)生變化，觀察步驟(9)，對比不同坡度角度對應(yīng)的納米線陣列的均勻性和器件I-V特性，從中選取橋接數(shù)量最多的納米線陣列對應(yīng)的臺階坡度。

4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種提高橫向ZnO納米線陣列紫外探測器的納米線陣列均勻性的方法，其特征在于，在改變襯底粗糙度和光刻角度之后，若納米線陣列若仍未達(dá)到納米線均勻布滿兩邊電極的形貌，則返回步驟(5)調(diào)節(jié)ZnO種子層厚度，種子層厚度決定納米線成核點(diǎn)的大小和數(shù)量，觀察步驟(9)得到的不同種子層厚度條件下對應(yīng)的均勻納米線陣列和I-V特性，從中選取最優(yōu)種子層厚度。

5.按照權(quán)利要求1所述的一種提高橫向ZnO納米線陣列紫外探測器的納米線陣列均勻性的方法，其特征在于，均勻橋接指的是橋接每一側(cè)的ZnO納米線陣列長短、粗細(xì)整齊均一，橋接兩側(cè)的ZnO納米線陣列相互間隔交叉橋接。