[發(fā)明專利]無機薄膜壓電二極管及制作方法

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• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108447978A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設計）人: 王東興;苑丹妮;楊美中;張志文
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H01L41/08
• 分類號: H01L41/08;H01L41/47;H01L41/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一直以來壓電材料都是非常重要的材料，被廣泛應用于各個領域。近年來，壓電材料的研究已經從含鉛的鈣鈦礦和鈦鐵礦型壓電材料到無機薄膜制造的壓電材料，壓電傳感器的使用已經吸引很多研究者的關注。本發(fā)明的目的是提供一種通過測量無機薄膜二極管工作電流電壓的變化，實現壓力測定的無機薄膜壓電二極管傳感器。無機薄膜壓電二極管，其組成包括：石英玻璃襯底，在玻璃襯底上沉積一層Al薄膜層，所述的Al薄膜層上面的有導電溝道ZnO薄膜層，兩者之間形成歐姆接觸，所述的ZnO薄膜層上有Ag薄膜層，形成肖特基接觸。其中Al薄膜層厚度為20nm，所述的導電溝道ZnO薄膜層厚度為120nm,所述的Ag薄膜層厚度為50nm。所述ZnO薄膜為無機壓電敏感膜。

技術領域

本發(fā)明涉及一種利用無機薄膜制造新型的壓電傳感器。

背景技術

一直以來壓電材料都是非常重要的材料，可以制成壓電傳感器，壓電振蕩器超聲換能器等，被廣泛應用于各個領域。近年來，壓電材料的研究已經從含鉛的鈣鈦礦和鈦鐵礦型壓電材料到無機薄膜制造的壓電材料。這種壓電材料的成分和結構相對安全無毒，結構簡單，性質穩(wěn)定，成本低廉。且材料制備和器件制作工藝與目前廣泛應用的半導體平面工藝相兼容。無機薄膜制造的壓電材料主要是是利用無機薄膜本身的壓電性能，通過施加壓力使其壓電性能顯現，進而廣泛應用于各類無鉛壓電的應用領域，拓寬其應用范圍。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種通過測量無機薄膜壓電二極管的工作電流電壓的變化，實現壓力測定的無機薄膜壓電二極管傳感器。

上述的目的通過以下的技術法案實現：

無機薄膜壓電二極管，其組成包括：石英玻璃襯底，所述的石英玻璃襯底上連接AL薄膜層，所述的Al薄膜層上連接導電溝道ZnO薄膜層，兩者之間形成非整流的歐姆接觸，所述的ZnO薄膜層上連接Ag薄膜層，兩者之間形成肖特基接觸。

所述的無機薄膜壓電二極管，所述的Al薄膜層厚度為20nm，所述的導電溝道ZnO薄膜層厚度為120nm,所述的Ag薄膜層厚度為50nm。

一種無機薄膜壓電二極管的制造方法，本制造方法采用垂直結構，由三層薄膜構成，分別為沉積在石英玻璃襯底上的Al薄膜層，Al薄膜層上面的是導電溝道ZnO薄膜層，以及ZnO薄膜層上面的Ag薄膜層，兩者之間形成肖特基接觸。

所述無機薄膜壓電二極管的制造方法，首先在石英玻璃襯底上，采用直流磁控濺射制備Al薄膜，在真空壓強為6.0×10-4Pa時，擰開氬氣閥向磁控室充入氬氣(Ar)，氬氣流量為5.0sccm，調節(jié)直流磁控濺射電流電壓，使得Al靶輝光，鍍膜時間為15s。其次，用射頻磁控濺射技術制備ZnO 薄膜有源層，襯底石英玻璃溫度為350℃，鍍膜時間為60min。關閉氬氣閥門，用分子泵把磁控室氬氣抽真空，再充入O²氣，使得n-ZnO薄膜處于O²的氣氛中，沉底石英玻璃慢速退火溫度到室溫。最后，采用同樣的直流磁控濺射技術制作 Ag 薄膜，在真空壓強為6.0×10-4Pa時，擰開氬氣閥向磁控室充入氬氣(Ar)，氬氣流量5.0sccm，調節(jié)直流磁控濺射電流電壓，使得Ag靶輝光，鍍膜時間為15s。

所述的無機薄膜壓電二極管在特定的壓力的測定當面的應用。

有益效果：

1. 本發(fā)明是以Al薄膜與ZnO薄膜形成非整流的歐姆接觸，并且ZnO薄膜與Ag薄膜形成具有整流效應的肖特基接觸，得到具有短導電溝道的垂直結構氧化鋅薄膜壓電二極管。具有低功耗，響應速度快，靈敏度高等特點。

2. 本發(fā)明為無機薄膜壓電二極管，利用無機薄膜的壓電特性，使用代表性無機材料氧化鋅，氧化鋅薄膜受到壓力，導帶發(fā)生傾斜，導致氧化鋅薄膜的導電率發(fā)生變化，從而使肖特基薄膜氧化鋅二極管的正向整流電流增加。當壓力去掉時，又恢復到不帶電的狀態(tài)。通過測量氧化鋅壓電二極管工作電流的變化，實現一定的壓力的測量。