[發明專利]一種柵壓可調的氧化鋅紫外光電探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110465733.2
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113193071B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 張躍;于慧慧;張錚;張先坤;高麗;洪孟羽;柳柏杉;肖建坤;湯文輝;李瑞山
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01L31/113
• 分類號: H01L31/113;H01L31/0392;H01L31/0296;H01L31/18;B82Y40/00;B82Y15/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

1.一種柵壓可調的氧化鋅紫外光電探測器的制備方法，其特征在于，所述柵壓可調的氧化鋅紫外光電探測器包括設置在底層的絕緣硅襯底，設置在絕緣硅襯底上的二維氧化鋅納米片層以及設置在二維氧化鋅納米片層上的電極層；所述電極層為互不相交的兩個金屬電極，兩個金屬電極的間隔位置形成氧化鋅溝道，作為紫外光吸收區域；

制備方法包括以下步驟：

(1)對絕緣硅襯底進行親水性處理包括：50-80℃加熱條件下，利用體積比為3：7的過氧化氫溶液和濃硫酸的混合溶液對絕緣硅襯底進行親水性處理10-30min；過氧化氫溶液的體積分數為30％；

(2)離子層外延法合成二維氧化鋅納米片包括；將十二烷基硫酸鈉溶液與水按體積比1：500配制陰離子表面活性劑，靜置10-20h；將硝酸鋅、六亞甲基四胺晶體溶解于水中，配制成反應溶液a；反應溶液a中硝酸鋅的濃度為0.2-0.4mol/L，六亞甲基四胺的濃度為0.2-0.4mol/L；將所述陰離子表面活性劑滴于所述反應溶液a表面，靜置2-5min后在60℃條件下反應70-200min，得到表面含有所述二維氧化鋅納米片的反應溶液b；

(3)二維氧化鋅納米片轉移：將二維氧化鋅納米片轉移到經過親水性處理的絕緣硅襯底表面得到二維氧化鋅納米片附著的絕緣硅襯底；

(4)電極沉積：在二維氧化鋅納米片附著的絕緣硅襯底表面沉積電極材料得到所述柵壓可調的氧化鋅紫外光電探測器，具體包括：

步驟a：載有二維電極材料的PPC薄膜的制備：

①將具有金屬性或半金屬性的二維材料轉移到絕緣硅襯底上，表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯后加熱處理，利用電子束曝光工藝在二維材料中間曝光出溝道，顯影，利用氧等離子刻蝕掉曝光區域，然后浸入到丙酮溶液中熱處理得到二維電極材料；

②將所述二維電極材料表面旋涂PPC后二次加熱處理，得到載有二維電極材料的PPC薄膜；

步驟b：柵壓可調的氧化鋅紫外光電探測器的制備：

Ⅰ.將載有二維電極材料的PPC薄膜轉移至二維氧化鋅納米片附著的絕緣硅襯底正上方，置于丙酮溶液中一次熱處理后表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯后加熱處理，利用電子束曝光系統在具有溝道的二維電極材料兩端分別曝光出電極引線，顯影，然后利用熱蒸鍍沉積金屬電極；

Ⅱ.將樣品置于丙酮溶液中二次熱處理，得到柵壓可調的氧化鋅紫外光電探測器。

2.根據權利要求1所述的柵壓可調的氧化鋅紫外光電探測器的制備方法，其特征在于，所述二維氧化鋅納米片轉移包括：將經過親水性處理的絕緣硅襯底浸入到所述反應溶液b液面以下0.5-1cm位置處，提拉至液面以上后晾干，0-120℃加熱處理10-30min。

3.根據權利要求1所述的柵壓可調的氧化鋅紫外光電探測器的制備方法，其特征在于，

所述①中：所述二維材料為利用機械剝離或化學氣相沉積法制備的具有金屬性或半金屬性的二維材料；

所述①中：所述加熱處理具體為：在150-180℃條件下加熱40-60s；

所述①中：所述溝道長度1-5μm，顯影時間1min；

所述①中：所述刻蝕過程中，刻蝕時間為10-30s，氧氣氣流量為20-40sccm，刻蝕功率為30-50W；

所述①中：所述浸入到丙酮溶液中熱處理具體為：進入到80-100℃的丙酮溶液中10-15min；

所述②中：所述二次加熱處理具體為：60-90℃條件下加熱10-50s；

所述Ⅰ中：所述丙酮溶液中一次熱處理具體包括：50-80℃的丙酮溶液中浸泡5-10min；

所述Ⅰ中：所述加熱處理具體為：在140-200℃條件下加熱40-60s；

所述Ⅱ中：所述丙酮溶液中二次熱處理具體包括：60-120℃的丙酮溶液中浸泡5-10min。