一种紫外探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种紫外探测器，包括：衬底；设置在所述衬底表面的ZnO薄膜，所述ZnO薄膜表面分布有Ag颗粒；设置在所述ZnO薄膜表面的两个电极。与现有技术相比，本发明专利技术提供的紫外光电探测器含有Ag颗粒修饰的ZnO薄膜，利用Ag颗粒进行修饰，能够使得到的探测器探测带窄、响应度高；同时Ag的引入带来的局域肖特基势垒和表面钝化作用降低了探测器件的暗电流和噪声区域的响应度。因此，本发明专利技术提供的紫外光探测器探测峰窄、响应度峰值高、背景噪音低；具有高度的波长选择性。

Ultraviolet detector and preparation method thereof

The present invention provides an ultraviolet detector comprising a substrate, an ZnO film disposed on the surface of the substrate, a Ag particle distributed on the surface of the ZnO film, and two electrodes disposed on the surface of the ZnO film. Compared with the existing technology, ZnO film ultraviolet detector provided by the invention contains Ag particles modified, modified by Ag particles, which enable the detection of narrow band, high sensitivity; local Schottky barrier and surface passivation and the introduction of Ag has reduced the detector dark current and noise region the response degree. Therefore, the ultraviolet detector provided by the invention has the advantages of narrow detection peak, high response peak value and low background noise, and has high wavelength selectivity.

【技术实现步骤摘要】
一种紫外探测器及其制备方法
本专利技术涉及紫外探测
，尤其涉及一种紫外探测器及其制备方法。
技术介绍
紫外探测技术在导弹预警、高温火焰检测、紫外通讯、生化物质检测以及空间探测等领域有着广泛的应用。紫外探测技术的核心是紫外探测器。紫外探测器是将一种形式的电磁辐射信号转换成另一种易被接收处理信号形式的传感器，利用光电效应把光学辐射转化成电学信号。目前，紫外探测器的研究主要集中在提高探测器性能方面。如申请号为CN201110279092.8的中国专利公开了一种高灵敏度紫外探测器的制备方法，包括：在蓝宝石衬底上通过Si的原位掺杂生长制备n型GaN掺杂层，并在n型GaN掺杂层上生长宽禁带半导体层；在宽禁带半导体层上利用掩膜法进行台阶刻蚀，刻蚀台面外侧的欧姆电极区域至n型GaN掺杂层；在欧姆电极区沉积Ti/Al/Ni/Au复合金属，并退火形成欧姆接触；在刻蚀所得的宽禁带半导体层台面上制备刻蚀掩膜，并利用感应耦合等离子体刻蚀法刻蚀出表面柱阵列，刻蚀深度300～500nm；利用光刻套准和磁控溅射法在表面柱阵列区域沉积紫外透光导电层，并退火形成肖特基接触；利用光刻套准和磁控溅射法分别在欧姆接触和肖特基接触表面制备加厚电极，并通过钝化、引线及封装后制成紫外探测器。上述方法制造的紫外探测器，极大地增大了探测器的比表面积，从而显著提高了紫外探测器的探测灵敏度，进而促进紫外探测器系统向小型化、便携式和高灵敏兼具的目标发展。但是这种紫外探测器在探测带、响应度以及背景噪音方面仍需要进一步提高，以使其具有更好的波长选择性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种紫外探测器及其制备方法，本专利技术提供的紫外探测器具有更好的波长选择性。本专利技术提供了一种紫外探测器，包括：衬底；设置在所述衬底表面的ZnO薄膜，所述ZnO薄膜表面分布有Ag颗粒；设置在所述ZnO薄膜表面的两个电极。优选的，所述ZnO薄膜的厚度为500～800nm。优选的，所述Ag颗粒的粒径为200～300nm。优选的，所述两个电极独立地选自Au电极、Ag电极或Al电极。优选的，所述两个电极为条形电极。优选的，所述两个电极之间的距离≥1mm。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的紫外探测器的制备方法，包括以下步骤：(1)在衬底表面制备ZnO薄膜；(2)在所述ZnO薄膜表面制备Ag层；(3)将所述Ag层进行退火处理，得到表面分布有Ag颗粒的ZnO薄膜；(4)在所述表面分布有Ag颗粒的ZnO薄膜表面制备电极，得到紫外探测器。优选的，所述步骤(1)中制备ZnO薄膜的方法为等离子体增强分子束外延技术。优选的，所述步骤(2)中制备Ag层的方法为离子溅射法。优选的，所述步骤(3)中退火的温度为420～480℃。与现有技术相比，本专利技术提供的紫外光电探测器含有Ag颗粒修饰的ZnO薄膜，利用Ag颗粒进行修饰，能够使得到的探测器探测带窄、响应度高；同时Ag的引入带来的局域肖特基势垒和表面钝化作用降低了探测器件的暗电流和噪声区域的响应度。因此，本专利技术提供的紫外光探测器探测峰窄、响应度峰值高、背景噪音低；具有高度的波长选择性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的紫外探测器的结构示意图；图2为本专利技术实施例1和比较例1制备得到的紫外探测器在暗态下的电流-电压(I-V)特性曲线(暗电流)；图3为本专利技术实施例1～3和比较例1制备得到的探测器的光响应特性曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种紫外探测器，包括：衬底；设置在所述衬底表面的ZnO薄膜，所述ZnO薄膜表面分布有Ag颗粒；设置在所述ZnO薄膜表面的两个电极。本专利技术提供的紫外探测器包括衬底。本专利技术对所述衬底没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备紫外探测器所用的衬底即可。在本专利技术中，所述衬底优选为蓝宝石衬底、石英衬底、氧化锌衬底或氧化镁衬底，更优选为蓝宝石衬底，最优选为C面宝石蓝衬底。本专利技术对所述衬底的厚度没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的紫外探测器中的衬底厚度即可。在本专利技术中，所述衬底的厚度优选为400～450μm，更优选为420～440μm，最优选为430μm。本专利技术提供的紫外探测器包括设置在所述衬底表面的ZnO薄膜，所述ZnO薄膜表面分布有Ag颗粒。在本专利技术中，所述ZnO薄膜的厚度优选为500～800nm，更优选为550～750nm，更优选为600～700nm，更优选为630～670nm，最优选为650nm。在本专利技术中，所述Ag颗粒的粒径优选为200～300nm，更优选为220～280nm，最优选为240～260nm。在本专利技术中，相邻的银颗粒之间的距离优选为400～600nm，更优选为450～550nm，最优选为500nm。金属表面离子体由于具有空间局域性和局域场增强性，当发生表面等离子体共振耦合时，金属纳米结构附近的场增强倍数可达102～104倍。但是金属表面等离子体主要应用于可见和红外波段，由于大部分金属的偶极子位于可见和红外波段，而能量匹配是金属表面等离子体局域场增强的必备条件，使其很少应用于紫外光段。虽然在理论上可以通过减小粒子尺寸使金属纳米材料的偶极子峰蓝移，但由于减小粒子尺寸会增加金属的吸收损耗，很难通过减小尺寸来实现其在紫外波段的应用。本专利技术通过采用Ag颗粒修饰ZnO薄膜，利用四极子高级共振可在短波长激发，偶极子和四极子Fano干涉形成的杂化四极子使局域电磁场增强，通过Ag粒子的吸收和共振增强作用，制备得到了具有高度波长选择性的紫外增强型氧化锌光电探测器。本专利技术提供紫外探测器包括设置在所述ZnO薄膜表面的两个电极。本专利技术对两个电极没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的紫外探测器用电极即可。在本专利技术中，两个电极可以为Au电极、Ag电极或Al电极。在本专利技术中，所述电极的厚度优选为30～50nm，更优选为35～45nm，最优选为40nm。在本专利技术中，所述两个电极优选为条形电极。在本专利技术中，所述条形电极的长度优选为4～6mm，更优选为4.5～5.5mm，最优选为5mm。在本专利技术中，所述条形电极的宽度优选为0.5～1.5mm，更优选为0.8～1.2mm，最优选为1mm。在本专利技术中，所述两个电极之间的距离优选≥1mm，更优选为1～5mm，最优选为2mm。本专利技术优选采用条状电极并控制两电极之间的距离使其具有足够的电极间距，这样可以避免银颗粒导通带来的器件暗电流增强，进一步提高本专利技术提供的紫外探测器的高波长选择性。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的紫外探测器的制备方法，包括以下步骤：(1)在衬底表面制备ZnO薄膜；(2)在所述ZnO薄膜表面制备Ag层；(3)将所述Ag层进行退火处理，得到表面分布有Ag颗粒的ZnO薄膜；(4)在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外探测器，包括：衬底；设置在所述衬底表面的ZnO薄膜，所述ZnO薄膜表面分布有Ag颗粒；设置在所述ZnO薄膜表面的两个电极。

【技术特征摘要】
1.一种紫外探测器，包括：衬底；设置在所述衬底表面的ZnO薄膜，所述ZnO薄膜表面分布有Ag颗粒；设置在所述ZnO薄膜表面的两个电极。2.根据权利要求1所述的紫外探测器，其特征在于，所述ZnO薄膜的厚度为500～800nm。3.根据权利要求1所述的紫外探测器，其特征在于，所述Ag颗粒的粒径为200～300nm。4.根据权利要求1所述的紫外探测器，其特征在于，所述两个电极独立地选自Au电极、Ag电极或Al电极。5.根据权利要求1所述的紫外探测器，其特征在于，所述两个电极为条形电极。6.根据权利要求5所述的紫外探测器，其特征在于，所述两个电极之间的距离≥1m...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘可为，王潇，陈星，李炳辉，张振中，申德振，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22