[發明專利]基于ZnO納米棒/Si異質結的自驅動光電探測器及制備方法

有效

• 申請號: 201811254652.2
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109360862B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 凌翠翠;郭天超;祝磊;李小芳;薛慶忠;侯志棟
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H01L31/0328
• 分類號: H01L31/0328;H01L31/10;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于ZnO納米棒/Si異質結的自驅動光電探測器的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)選取Si基底，對其進行清洗；

(2)對清洗完成后的Si基底進行干燥；

(3)將干燥完成的Si基底放入真空腔，在氬氣環境下，采用射頻磁控濺射技術，利用電離出的氬離子轟擊ZnO靶材，在Si基底表面沉積ZnO薄膜層；所述ZnO靶材為ZnO陶瓷靶，靶材純度為99.9％，所述氬氣氣壓維持1.2帕斯卡不變，靶基距為50毫米，薄膜的沉積溫度為20～25攝氏度，薄膜層厚度為40-100納米；

(4)將覆蓋有ZnO薄膜層的Si基底放入管式電阻爐，在溫度為100～400攝氏度下空氣氣氛中熱處理，溫度上升速率為5攝氏度每分鐘，至100～400攝氏度時保持60分鐘，然后自然冷卻至室溫；

(5)將0.3～0.5克六水合硝酸鋅、0.15～0.25克烏洛托品和0.5～2毫升25％的氨水溶解于65毫升去離子水中，充分攪拌10分鐘，制得ZnO納米棒的生長液，將步驟(4)退火后的樣品放入溶液中，在85攝氏度環境下反應1～2小時，從溶液中取出來后將樣品充分吹干；

(6)將步驟(5)得到的樣品放入管式電阻爐，在溫度為200～400攝氏度下氫氣氣氛中熱處理，溫度上升速率為5攝氏度每分鐘，至200～400攝氏度時保持60分鐘，然后自然冷卻至室溫；

(7)將0.1～0.4克二甲基咪唑、45毫升N，N-二甲基甲酰胺和15毫升去離子水混合，充分攪拌20分鐘，將步驟(6)得到的樣品放入溶液中，在70攝氏度環境下反應0.5～1.5小時，將樣品從溶液中取出來后用乙醇清洗，25攝氏度下真空干燥5小時；

(8)將步驟(7)得到的樣品取出，并在表面修飾有ZIF-8的ZnO納米棒薄膜層的表面覆蓋掩膜片，然后將樣品放入真空腔；采用直流磁控濺射技術，利用電離出的氬離子轟擊金屬Pd靶材，在表面修飾有ZIF-8的ZnO納米棒薄膜層表面沉積金屬Pd前電極；所述Pd靶材為Pd金屬靶，靶材純度為99.9％；所述氬氣氣壓維持5.0帕斯卡不變，靶基距為50毫米，金屬Pd薄膜的沉積溫度為20～25攝氏度，金屬Pd前電極厚度為5～15納米；

(9)分別在金屬Pd前電極和Si基底上完成金屬In電極的壓制，并引出金屬Cu導線，完成器件的制備。

2.根據權利要求1所述的一種基于ZnO納米棒/Si異質結的自驅動光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述Si基底為p型Si單晶基底，尺寸為10毫米×10毫米，電阻率為0.1～1歐姆·厘米；清洗過程如下：將Si基底依次在高純酒精和丙酮溶液中多次超聲清洗，每次清洗的時間長度為180秒。

3.根據權利要求1所述的一種基于ZnO納米棒/Si異質結的自驅動光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟(8)中，所述掩膜 片材料為不銹鋼，厚度為0.1毫米，尺寸為12毫米×12毫米，孔徑尺寸為5毫米×5毫米。

4.根據權利要求1所述的一種基于ZnO納米棒/Si異質結的自驅動光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟(9)中，所述金屬In電極所用原料In的純度為99.5％，金屬Pd前電極上金屬In電極大小和厚度分別為1毫米×1.5毫米和1毫米，Si基底上金屬In電極大小和厚度均分別為10毫米×10毫米和2毫米，Cu導線直徑為0.1毫米。

5.采用權利要求1所述方法制備的一種基于ZnO納米棒/Si異質結的自驅動光電探測器，其特征在于：包括金屬In點電極、金屬Pd前電極、表面修飾有ZIF-8的ZnO納米棒薄膜層、Si單晶基底和金屬In背電極，表面修飾有ZIF-8的ZnO納米棒薄膜層設置在Si基底表面，金屬Pd前電極在表面修飾有ZIF-8的ZnO納米棒薄膜層表面，金屬In電極分別壓制于金屬Pd前電極和Si基底表面。