[發明專利]基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料及其傳感器制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711099351.2
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107808908B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 王先杰;周倩;胡昌;隋郁;宋波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/032;H01L31/18;G01D5/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 賈澤純

1.基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料，其特征在于該基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料具有p-n結結構，在n型鈮摻雜鈦酸鍶基片上采用激光脈沖沉積有厚度為5～20nm的p型鎳酸鹽氧化物層，其中所述的p型鎳酸鹽氧化物為鎳酸釹、鎳酸釤或鎳酸釓。

2.根據權利要求1所述的基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料，其特征在于鈮摻雜鈦酸鍶基片中Nb摻雜的質量濃度為0.05％～0.5％。

3.基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料的傳感器制備方法，其特征在于該方法是按下列步驟實現：

一、按照化學計量比為1：2將稀土氧化物粉末和NiO粉末充分混合，混合粉末壓片成型，然后在900～1000℃下燒結預處理，再在高純氧氣氣氛中以1100～1400℃的溫度燒結處理，得到稀土鎳酸鹽氧化物靶材；

二、將Nb:SrTiO₃基片依次置于去離子水、丙酮和無水乙醇中超聲清洗10～20min，得到清洗后的Nb:SrTiO₃基片；

三、將本底真空抽至2.5～3.5×10^-4Pa，以清洗后的Nb:SrTiO₃基片作為沉積襯底，通入高純氧控制氣壓為0.01～60Pa，調節Nb:SrTiO₃基片的溫度為600～650℃，采用準分子激光器輻照稀土鎳酸鹽氧化物靶材，控制單脈沖能量為150～200mJ，脈沖頻率為3～8Hz進行脈沖激光沉積稀土鎳酸鹽氧化物薄膜，沉積結束后原位保溫，最后自然冷卻到室溫狀態，得到稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶異質結材料；

四、采用磁控濺射法分別在稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶異質結材料中的稀土鎳酸鹽氧化物薄膜表面和Nb:SrTiO₃基片的背面鍍上金電極，得到基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶異質結材料的傳感器；

其中步驟一所述的稀土氧化物為Nd₂O₃、Sm₂O₃或Gd₂O₃。

4.根據權利要求3所述的基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料的傳感器制備方法，其特征在于步驟一中所述的稀土氧化物粉末和NiO粉末的粒徑為100～200nm。

5.根據權利要求3所述的基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料的傳感器制備方法，其特征在于步驟一在高純氧氣氣氛中以1300～1400℃的溫度燒結處理10～14h。

6.根據權利要求3所述的基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料的傳感器制備方法，其特征在于步驟三沉積稀土鎳酸鹽氧化物薄膜的厚度為5～20nm。

7.根據權利要求3所述的基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料的傳感器制備方法，其特征在于步驟三采用準分子激光器輻照稀土鎳酸鹽氧化物靶材，控制單脈沖能量為200mJ，脈沖頻率為5Hz進行脈沖激光沉積稀土鎳酸鹽氧化物薄膜。

8.根據權利要求3所述的基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料的傳感器制備方法，其特征在于步驟四預先分別在稀土鎳酸鹽氧化物薄膜表面和Nb:SrTiO₃基片的背面覆蓋有柵網，本底真空抽至5×10^-4Pa，采用磁控濺射法分別在稀土鎳酸鹽氧化物薄膜表面和Nb:SrTiO₃基片的背面鍍上10nm厚的金電極。

9.如權利要求3制備的基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料的傳感器的應用，其特征在于將基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶異質結材料的傳感器作為傳感元件應用于自驅動紫外光電探測器中。

10.如權利要求3制備的基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶的異質結材料的傳感器的應用，其特征在于將基于稀土鎳酸鹽-鈮摻雜鈦酸鍶異質結材料的傳感器作為傳感元件應用于位敏傳感器中。