[發明專利]一種基于銅摻雜硫化鎘納米線的光電傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201910328691.0
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110047973B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 范佳旭
• 申請（專利權）人: 范佳旭
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L21/02;H01L31/0296;H01L31/09;B82Y30/00;B82Y40/00;C01G11/02
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發明公開了一種基于銅摻雜硫化鎘納米線的光電傳感器及其制備方法，包括將襯底材料清洗，氮氣吹干，放置掩膜，在真空腔中用電子束蒸發的方法沉積先后沉積Ti膜和Au膜；用UV激光打標機在Au/Ti膜上沿設定的方波狀路線燒蝕劃刻溝槽，構建指叉狀電極；將襯底放入氣相生長設備中，利用Au作為催化劑，通過高溫氣相生長法制備Cu摻雜的CdS納米線，根據摻雜原料的填充量，摻雜入CdS中的Cu原子百分比可在0?7％之間調控，納米線在溝槽上部相互搭疊橋連，形成光電傳感單元，本發明的光電傳感器具有晶體缺陷少、無表面污染、且電流按照一維路徑傳輸的特點，所用的氣相生長設備實現了納米線蒸氣的高效生長。

技術領域

本發明屬于光電所用的新材料及其制備技術領域，尤其涉及一種基于銅摻雜硫化鎘納米線的光電傳感器及其制備方法。

背景技術

硫化鎘(CdS)禁帶寬度為2.4eV,能夠吸收波長小于520nm的紫外和可見光，具有很強的光電導效應，因此是一種優良的窗口材料。在II-VI族化合物中，它是非常具有研究潛力的一種光電子材料。隨著薄膜制備技術的發展，已經能夠廉價、大規模制備CdS薄膜，使CdS在薄膜的研究和應用得到了不斷發展。對半導體材料進行元素摻雜是調節材料的禁帶寬度、電導率、以及半導體類型的有效手段。將部分元素摻入CdS晶體中，可以縮小禁帶寬度，材料光響應所對應的光波波長閾值得以縮短。

傳統的基于CdS的光電探測器件一般使用薄膜材料，制備方法有真空蒸發法、濺射法、噴涂熱解法、電沉積法、絲網印刷法、溶膠-凝膠法、溶液化學沉積法等等。這些薄膜一般是多晶形態。利用多晶CdS薄膜制備光電探測器，由于存在大量的晶粒邊界，導致無法解決其電阻高、光電響應慢、Q值低的問題。一般來說，單晶材料往往比多晶的薄膜材料具有更加優異的性能，而單晶的半導體納米線，又會由于尺寸效應，產生優于塊體單晶材料的光電性能。目前用來制備高質量單晶薄膜的方法有：電子束熱蒸發法、熱壁外延、MOCVD、分子束外延、脈沖激光沉積等，但上述方法的主要問題在于所需設備比較昂貴，同時由于需要考慮到晶格匹配的問題，對襯底材料的要求也比較高。

目前在納米線陣列制備方法方面，通常采用帶有進氣口和出氣口的水平管式爐為反應爐，加熱使其氣化，并利用載氣攜帶蒸氣使其在溫度較低的襯底上沉積得到，如專利CN104762608A所公開的，該過程中，需要在襯底的選擇、粉末蒸發溫度、沉積溫度、載氣流量、爐內壓力的協同作用下，才能得到優質的納米線陣列。但是在該設備的沉積過程中，管式爐的設計方式，僅靠中間位置和進出口位置形成的自然溫度差實現蒸發和沉積，溫度可控性差，且蒸氣分布于管式爐的整個空間中，其中只有少部分能夠沉積在襯底上形成納米線，存在著沉積效率低，原料較容易浪費等問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于銅摻雜硫化鎘納米線的光電傳感器及其制備方法，利用真空氣相生長法制備銅摻雜的硫化鎘單晶納米線，一步法構建光電探測器。

本發明完整的技術方案包括：

(1)以氧化鋁陶瓷片為基底，進行清洗吹干后，采用鏤空掩膜遮擋的方法，在襯底表面利用電子束蒸發方法沉積若干“十”字形Au/Ti薄膜陣列，金屬薄膜厚度分別為Au：20nm，Ti：100nm；

(2)在襯底的Au/Ti膜上沿設定的方波狀路線燒蝕劃刻出寬度約4μm的絕緣溝槽，制備兩排指叉狀電極；