阵列紫外探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种阵列基紫外探测器及其制备方法，所述探测器包括基底、导电薄膜，所述的导电薄膜上有作为紫外光吸收层的Sm2O3@MgZnO阵列和至少一个N型欧姆电极，所述的Sm2O3@MgZnO阵列上有至少一个P型欧姆电极；所述的Sm2O3@MgZnO阵列为MgZnO纳米管阵列和填充于MgZnO纳米管内的Sm2O3纳米线构成。由于本发明专利技术的核心结构为由MgZnO纳米管阵列和贯穿MgZnO纳米管的Sm2O3纳米线构成的阵列，可以充分提高光生载流子的利用率，具有外量子效率和灵敏度高、体积小巧等诸多优点。

UV array detector

The invention discloses an array based UV detector and a preparation method thereof, wherein the detector comprises a substrate, a conductive film, conductive film is arranged on the Sm2O3@MgZnO array as UV absorption layer and at least one N type ohmic electrode, Sm2O3@MgZnO array which is provided with at least one P type ohmic electrode; the Sm2O3@MgZnO array is Sm2O3 nanowires and MgZnO nanotubes filled in MgZnO nanotubes in the form. The Sm2O3 nanowire arrays the core structure of the invention by MgZnO nanotubes and MgZnO nanotubes through composition, can fully improve the utilization rate of photoproduction carrier has many advantages, external quantum efficiency and high sensitivity and small volume etc..

【技术实现步骤摘要】
阵列紫外探测器
本专利技术涉及一种紫外光探测器技术，特别是一种用于紫外光探测的阵列基紫外光探测器及其制备方法。
技术介绍
紫外光探测器因其抗干扰能力强等优点在军民领域得到了广泛应用。由于传统单晶Si基半导体材料对紫外光没有选择吸收性，必须使用昂贵的滤光片，导致单晶Si基紫外探测器生产成本居高不下，难以满足民用市场的需要。因此，目前人们主要把目光集中在宽带隙半导体材料构成的结型器件上，如(Al)GaN、SiC、MgZnO、金刚石结型器件等，相应的研究也主要集中在单晶器件上。由于单晶材料制备工艺复杂、往往需要造价高昂的生产设备，因此，紫外探测器的制造成本仍旧很高。近年来由于纳米材料和纳米光电子技术的飞速发展，使得研究人员更多地将目光投到制备工艺更为简易，且无需昂贵制造设备的纳米结构多晶薄膜结型器件上，希望以此制备出成本更低、性能更为突出的紫外光探测器，相关研究已成为新的热点。目前，国内外研究人员以纳米多晶薄膜为基础设计了多种不同结型结构的紫外光电探测器件，包括液结、肖特基结、PN结型紫外光探测器，并对它们的光电性能进行了较为详细的研究。然而，尽管有关纳米多晶薄膜结型紫外光探测器的研究取得了一定的进展，但从所获器件性能来看，仍处于初级阶段。纳米多晶薄膜紫外光探测器的光电性能尚无法赶超单晶器件而获得应用。传统多晶薄膜结型器件光电性能之所以无法得到飞跃性提高的根本原因如下：1.传统多晶薄膜结型器件的结构与单晶结型器件相似，界面均为普通的平面接触，因此，分布在接触面附近的空间电荷区面积较小，对光生电子-空穴对的分离作用有限；2.多晶薄膜内过高的晶界和缺陷密度严重阻碍了光生电子向导电基底或金属电极的扩散，使得大量光生电子-空穴对在尚未扩散至电极处时，即因为发生复合而损失掉；3.多晶薄膜内所存在的大量缺陷作为光生电子-空穴对的复合中心也严重降低了光生载流子的寿命。上述原因在很大程度上抑制了纳米多晶薄膜结型器件光电性能的提高。如果能够将纳米多晶薄膜的晶粒高度有序地排列起来，使其在薄膜内形成光生载流子传输的专用通道，同时通过优化结构设计最大限度地扩大界面面积，那么势必会使薄膜中光生载流子在传输中受到的阻碍大幅降低，大幅提高光生电子-空穴对的分离效率，从而有望使纳米多晶薄膜的光电性能获得显著的提高，使其接近甚至达到单晶器件的水平。就目前的研究成果来看，高度有序化的纳米晶粒结构，如纳米管阵列、纳米线阵列、光子晶体已成功应用于太阳能电池、气体传感器、光催化等领域的研究，并取得了不错的效果。然而需要注意的是，尽管有序化的纳米结构对光生载流子的传输速率有很大的提高，但其对光生电子-空穴对的分离却无直接作用。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术要设计一种成本低廉、具有高光电性能且性能稳定的阵列基紫外探测器及其制作方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种阵列基紫外探测器，包括基底、导电薄膜，所述的导电薄膜位于基底上；所述的基底是玻璃基底、金属基底或硅基底，所述的导电薄膜上有作为紫外光吸收层的Sm2O3@MgZnO阵列和至少一个N型欧姆电极，所述的Sm2O3@MgZnO阵列上有至少一个P型欧姆电极；所述的Sm2O3@MgZnO阵列为MgZnO纳米管阵列和填充于MgZnO纳米管内的Sm2O3纳米线构成，所述的MgZnO纳米管阵列由生长方向垂直于导电薄膜的MgZnO纳米管平行排列构成，所述的每一根MgZnO纳米管内均生长有一根Sm2O3纳米线。本专利技术所述的导电薄膜为氧化铟锡ITO导电薄膜或掺氟SnO2FTO导电薄膜。本专利技术所述的P型欧姆电极和N型欧姆电极为点状结构或环形结构或曲线结构。一种阵列基紫外探测器的制备方法，包括以下步骤：A、对基底进行清洁处理；B、在清洁处理后的基底上制备导电薄膜，获得导电基底，并对导电基底进行清洁处理；C、在导电薄膜上制备Sm2O3@MgZnO阵列，所述的Sm2O3@MgZnO阵列的面积小于导电薄膜的面积；所述的Sm2O3@MgZnO阵列的制备方法包括以下步骤：C1、以高纯Zn片为基材，首先制备一系列垂直于Zn片所在平面的MgZnO纳米管，使所制得的MgZnO纳米管平行排列构成MgZnO纳米管阵列；C2、对所述MgZnO纳米管阵列进行预处理，除去Zn基底，制得独立双通MgZnO纳米管阵列薄膜。C3、以所述独立双通MgZnO纳米管阵列薄膜为模板，在双通MgZnO纳米管内制备结构致密的Sm2O3纳米线，构成Sm2O3@MgZnO阵列；D、在Sm2O3@MgZnO阵列上制备P型欧姆电极；E、在导电薄膜上制作N型欧姆电极。本专利技术所述的基底厚度为0.5-2mm；导电薄膜为半导体导电薄膜或金属导电薄膜，厚度为0.5-1μm；Sm2O3@MgZnO阵列厚度为0.5-100μm，其中MgZnO纳米管长度为0.05-100μm，电子浓度大于1×1018cm-3，Sm2O3纳米线长度为0.05-100μm，自由载流子浓度小于1×1016cm-3。本专利技术所述的P型欧姆电极和N型欧姆电极为点状结构或环形结构或曲线结构，由Au或Pd或Pt或Ni或Al材料制得，厚度为0.1-5μm。本专利技术所述的MgZnO纳米管阵列的制备方法包括阳极氧化法、模板法、水热法、沉积法和磁控溅射法；所述的对MgZnO纳米管阵列进行预处理的方法包括高压辅助阳极氧化法、化学腐蚀法；所述的Sm2O3纳米线的制备方法包括模板原位化学一步合成法、模板-电泳沉积法、原子级气相沉积法、溶胶-凝胶法；所述的P型欧姆电极和N型欧姆电极的制备方法包括溅射工艺、气相沉积工艺、离子镀工艺、蒸镀工艺。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术将P、N型材料即Sm2O3和MgZnO材料分别作为的管芯和管壳，其优势在于：纳米管具有和纳米线一样的高度有序结构，因此，MgZnO纳米管和Sm2O3纳米线所构成的同轴电缆一样可以为光生电子和空穴分别提供快速输运通道。不仅如此，由于纳米线和纳米管具有远大于体相材料的超大比表面积，Sm2O3纳米线和MgZnO纳米管紧密结合形成后，理论上二者界面处形成的空间电荷区截面将与单根纳米线表面积相同，并沿纳米电缆轴向分布。大量具有上述特征的构成阵列后，其空间电荷区将是同体积传统层叠式PN结薄膜所具有的空间电荷区的上百倍，甚至更大，并贯穿于整个光敏层内。由于空间电荷区不再仅仅位于薄膜内部，而是贯穿整个薄膜，所以当通过P、N型欧姆电极对阵列施加偏置电压后，紫外光照在薄膜内不同位置所产生的绝大部分光生电子和空穴将不再需要首先扩散至空间电荷区，而是可以在第一时间原位得到快速分离。尽管会有很少部分的光生载流子仍然会产生于空间电荷区外，但由于纳米线或纳米管的直径很小(小于100nm)，完全在光生电子的扩散距离之内。因此，它们可以通过极短距离的扩散，进入附近的空间电荷区，并得到分离。这样可以充分提高光生载流子的利用率。2、本专利技术采用具有独立双通结构的MgZnO纳米管阵列为N型材料，同时作为Sm2O3纳米线沉积的模板，通过一次模板原位化学一步合成法即可实现Sm2O3纳米线的制备。其优势是：首先，以独立双通MgZnO纳米管阵列为原料兼模板，使制备步骤更为简单；其次，独立双通MgZnO纳米管具有很好的内部流通性，利用双向扩散反应，可以很容易地在其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列基紫外探测器，包括基底(1)、导电薄膜(2)，所述的导电薄膜(2)位于基底(1)上；所述的基底(1)是玻璃基底(1)、金属基底(1)或硅基底(1)，其特征在于：所述的导电薄膜(2)上有作为紫外光吸收层的Sm2O3@MgZnO阵列(3)和至少一个N型欧姆电极(5)，所述的Sm2O3@MgZnO阵列(3)上有至少一个P型欧姆电极(4)；所述的Sm2O3@MgZnO阵列(3)为MgZnO纳米管(301)阵列和填充于MgZnO纳米管(301)内的Sm2O3纳米线(302)构成，所述的MgZnO纳米管(301)阵列由生长方向垂直于导电薄膜(2)的MgZnO纳米管(301)平行排列构成，所述的每一根MgZnO纳米管(301)内均生长有一根Sm2O3纳米线(302)。

【技术特征摘要】
1.一种阵列基紫外探测器，包括基底(1)、导电薄膜(2)，所述的导电薄膜(2)位于基底(1)上；所述的基底(1)是玻璃基底(1)、金属基底(1)或硅基底(1)，其特征在于：所述的导电薄膜(2)上有作为紫外光吸收层的Sm2O3@MgZnO阵列(3)和至少一个N型欧姆电极(5)，所述的Sm2O3@MgZnO阵列(3)上有至少一个P型欧姆电极(4)；所述的Sm2O3@MgZnO阵列(3)为MgZnO纳米管(301)阵列和填充于MgZnO纳米管(301)内的Sm2O3纳米线(302)构成，所述的MgZnO纳米管(301)阵列由生长方向垂直于导电薄膜(2)的MgZnO纳米管(301)平行排列构成，所述的每一根MgZnO纳米管(301)内均生长有一根Sm2O3纳米线(302)。2.根据权利要求1所述的一种阵列基紫外探测器，其特征在于：所述的导电薄膜(2)为氧化铟锡ITO导电薄膜(2)或掺氟SnO2FTO导电薄膜(2)。3.根据权利要求1所述的一种阵列基紫外探测器，其特征在于：所述的P型欧姆电极(4)和N型欧姆电极(5)为点状结构或环形结构或曲线结构。4.一种阵列基紫外探测器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A、对基底(1)进行清洁处理；B、在清洁处理后的基底(1)上制备导电薄膜(2)，获得导电基底(1)，并对导电基底(1)进行清洁处理；C、在导电薄膜(2)上制备Sm2O3@MgZnO阵列(3)，所述的Sm2O3@MgZnO阵列(3)的面积小于导电薄膜(2)的面积；所述的Sm2O3@MgZnO阵列(3)的制备方法包括以下步骤：C1、以高纯Zn片为基材，首先制备一系列垂直于Zn片所在平面的MgZnO纳米管(301)，使所制得的MgZnO纳米管(301)平行排列构成MgZnO纳米管(301)阵列；C2、对...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞倩桃，
申请(专利权)人：庞倩桃，
类型：发明
国别省市：广东,44