紫外光探测器及其制备方法和应力调制灵敏度的方法技术

本发明专利技术涉及半导体光探测器技术领域，公开了一种紫外光探测器及其制备和应力调制灵敏度的方法。其中，制备紫外光探测器的方法包括：在基底上形成下电极；在所述下电极上形成下光敏层；在所述下光敏层上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成上光敏层；在所述上光敏层上形成上电极；将所述基底、下电极、下光敏层、绝缘层、上光敏层和所述上电极封装。上述方法制备的紫外光探测器在低光强下的灵敏度高，紫外光探测器具有更优的性能。

Ultraviolet detector, method for producing the same, and method of stress modulation sensitivity

The invention relates to the technical field of semiconductor light detectors, and discloses an ultraviolet detector and a method for preparing the same. Among them, including the preparation method of the UV detector: a lower electrode is formed on the substrate; forming under the photosensitive layer on the lower electrode; an insulation layer is formed on the photosensitive layer formed on the lower; the photosensitive layer on the insulating layer; the upper photosensitive layer formed on the upper electrode; a substrate, a lower electrode, under the photosensitive layer and insulating layer, on the photosensitive layer and the upper electrode package. The UV detector prepared by the method has a high sensitivity under low light intensity, and the UV detector has better performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体光探测器
，具体地，涉及一种紫外光探测器及其制备和应力调制灵敏度的方法。
技术介绍
在现有技术中，紫外光探测器主要是利用单一或复合的宽带隙半导体作为光探测器的基本单元。但由于入射光谱的较大谱宽，当探测紫外光谱时，其入射光谱中的可见光辐射将对其测量结果产生干扰。现有技术中的紫外光探测器一般和其他元器件整合在单一晶片上，而这些元器件都是基于硅基工艺，这就难以满足柔性、可穿戴的要求。另外，对于透明可视化的高端产品，透明柔性便成为基本要求。目前对于低光强的检测相当重要，但现有技术中基于p-n异质结的紫外光探测器如专利CN101533868A，结晶质量低，以及自身结构的原因，容易受到可见光干扰，很难精准的检测低光强的紫外光。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中紫外光探测器易受到可见光干扰，对低强度光照的响应度低的不足，提供一种对低光照强度具有较高的光响应度的紫外光探测器及其制备方法，和对其进行施加应力以调制灵敏度的方法。本专利技术的专利技术人发现，在原有的p-n异质结基础上引入i绝缘层，可以有效提高异质结界面处的势垒，限制/调控载流子在界面处的流动，使其在低光强下的灵敏度提高，提高紫外光探测器的性能。因此，为了实现上述目的，本专利技术提供了一种紫外光探测器的制备方法，包括如下步骤：在基底上形成下电极；在所述下电极上形成下光敏层；在所述下光敏层上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成上光敏层；在所述上光敏层上形成上电极；将所述基底、下电极、下光敏层、绝缘层、上光敏层和所述上电极封装。优选地，所述下光敏层为CuI光敏层，所述上光敏层为ZnO光敏层；形成CuI光敏层的步骤为：在所述下电极上溅射Cu膜，将Cu膜与碘加热形成CuI薄膜。上述方案中，形成所述CuI光敏层的步骤为：在所述下电极上溅射Cu膜，在培养皿中放入碘颗粒，将Cu膜置于碘颗粒上方，将培养皿放置于加热台加热，碘颗粒转化为蒸气与Cu膜反应形成CuI薄膜。优选地，利用磁控溅射法在CuI光敏层上形成MgO绝缘层。进一步地，形成MgO绝缘层的溅射条件为：室温下，200W，Ar与O2的流量为80sccm和20sccm，溅射时间为25分钟。优选地，利用磁控溅射法在MgO绝缘层表面形成ZnO光敏层。进一步地，形成ZnO光敏层的溅射条件为：室温下，100W，Ar与O2的流量分别为80sccm和20sccm，溅射时间为60分钟。优选地，封装步骤S106为：利用旋涂法在器件表面旋涂透明柔性聚合物形成包覆层。此外，本专利技术还提供了一种紫外光探测器，包括：基底；在所述基底上依次向上形成的下电极、下光敏层、绝缘层、上光敏层和上电极；所述上光敏层吸收光源并产生电子和空穴，所述下光敏吸收部分光源并产生电子和空穴，所述下光敏层和所述上光敏层与所述绝缘层构成PIN结构；所述上电极和所述下电极收集并引出所述PIN结构生成的电流。优选地，所述下光敏层为CuI光敏层。优选地，所述上光敏层为ZnO光敏层。优选地，还包括包覆于所述基底、下电极、下光敏层、绝缘层、上光敏层和所述上电极外的包覆层；优选地，所述包覆层为透明超柔聚二甲基硅氧烷薄膜。优选地，所述绝缘层为MgO材料形成。优选地，所述基底和所述下电极为PET-ITO导电膜。优选地，所述上电极为银纳米线或铜纳米线材料形成。优选地，所述CuI光敏层的厚度为200-400纳米，MgO绝缘层的厚度为5-30纳米，ZnO光敏层的厚度为300-600纳米，包覆层厚度100-1000纳米，上电极和下电极厚度为100纳米，基底厚度为0.1-1毫米。此外，本专利技术还提供了一种对上述紫外光探测器进行应力调制灵敏度的方法，该方法包括：在该紫外光探测器上电极侧施加不同大小的压力，以使得紫外光探测器同样光照条件下输出不同的电流，以调制该紫外光探测器的响应灵敏度。上述技术方案公开的紫外光探测器，具有良好的柔性，透明度高，且因MgO绝缘层的存在，增加了界面处的势垒高度，有效降低了光生电子和空穴的复合几率，降低暗电流；CuI光敏层通过接触加热的制备方法，CuI结晶度高，电子和空穴的迁移率高，利于载流子移动，较其他方法制备的CuI具有更高的响应度；本专利技术的紫外光探测器上光敏层采用压电材料ZnO，在上电极侧施加应力时，ZnO产生压电电势，在界面处的一侧产生正压电电荷，降低了ZnO与MgO之间的势垒高度，便于空穴快速有效的传输到CuI光敏层，提高了光生电子和空穴的分离几率，在降低暗电流的同时，又提高了光电流，提高了紫外光探测器的光响应度，通过调节外力的大小得到不同的响应度，提高探测器的利用率。本专利技术紫外光探测器，具有柔性透明、可视化的特点；同时，可检测低光强下的辐射强度，为弱光的精确检测提供了途径和方法。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术的一种实施方式的紫外光探测器制备方法流程图；图2是根据本专利技术一种实施方式的紫外光探测器的结构图；图3是根据本专利技术一种实施方式的紫外光探测器无应力和有应力的界面势垒对比图。附图标记说明1基底2下电极3下光敏层4绝缘层5上光敏层6上电极7包覆层。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。图1是根据本专利技术的一种实施方式的紫外光探测器制备方法的流程图。如图1所述，本专利技术的一种实施方式的紫外光探测器制备方法，包括如下步骤：S101，在基底1上形成下电极2；S102，在下电极2上形成下光敏层3；S103，在下光敏层3上形成绝缘层4；S104，在绝缘层4上形成上光敏层5；S105，在上光敏层5上形成上电极6；S106，将基底1、下电极2、下光敏层3、绝缘层4、上光敏层5和上电极6封装。通过上述技术方案，在传统PN异质结中增加绝缘层4，因绝缘层4的存在，增加了上光敏层5和下光敏层3界面处的势垒高度，有效降低了光生电子和空穴的复合几率，限制载流子在界面处的流动，降低暗电流，提高紫外光探测器的性能。根据本专利技术一种实施方式，所述基底1和下电极2采用现有的PET-ITO导电膜。根据本专利技术一种实施方式，所述下光敏层3采用为CuI光敏层，所述上光敏层5采用ZnO光敏层；形成CuI光敏层的步骤为：在所述下电极2上溅射厚度约60纳米的Cu膜，将其固定在培养皿中，在另一培养皿中放入2-3粒碘颗粒，将固定有Cu膜的培养皿倒扣在放有碘颗粒的培养皿上，将两个培养皿放置于加热台加热，加热到150摄氏度，持续15分钟，碘加热成为蒸气状态，遇到Cu膜发生反应，当红色的Cu膜逐渐转变成透明的CuI薄膜时，得到CuI光敏层，该CuI光敏层的厚度例如可以为300纳米。在可替换的实施方式中，可以将上述Cu膜置于反应容器中，向反应容器中直接加入碘蒸气，并向该反应容器提供加热反应条件(例如，加热到150摄氏度，持续15分钟)，可得到CuI光敏层。通过上述技术方案，制备的CuI光敏层结晶度高，电子和空穴的迁移率高，利于载流子移动，与现有的PN异质结光探测器相比，本专利技术的紫外光探测器具有更高的响应度。根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备紫外光探测器的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：在基底上形成下电极；在所述下电极上形成下光敏层；在所述下光敏层上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成上光敏层；在所述上光敏层上形成上电极；将所述基底、下电极、下光敏层、绝缘层、上光敏层和所述上电极封装。

【技术特征摘要】
1.一种制备紫外光探测器的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：在基底上形成下电极；在所述下电极上形成下光敏层；在所述下光敏层上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成上光敏层；在所述上光敏层上形成上电极；将所述基底、下电极、下光敏层、绝缘层、上光敏层和所述上电极封装。2.根据权利要求1的制备紫外光探测器的方法，其特征在于，所述下光敏层为CuI光敏层，所述上光敏层为ZnO光敏层；形成CuI光敏层的步骤为：在所述下电极上溅射Cu膜，将Cu膜与碘加热形成CuI薄膜。3.根据权利要求2的制备紫外光探测器的方法，其特征在于，形成所述CuI光敏层的步骤为：在所述下电极上溅射Cu膜，在培养皿中放入碘颗粒，将Cu膜置于碘颗粒上方，将培养皿放置于加热台加热，碘颗粒蒸气与Cu膜反应形成CuI薄膜。4.根据权利要求2或3的制备紫外光探测器的方法，其特征在于，利用磁控溅射法在CuI光敏层上形成MgO绝缘层，形成MgO绝缘层的厚度为5-30纳米。5.根据权利要求2-4中任一项权利要求所述的制备紫外光探测器的方法，其特征在于，利用磁控溅射法在MgO绝缘层表面形成ZnO光敏层；形成ZnO光敏层的厚度为300-600纳米。6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的制备紫外光探测器的方法，其特征在于，封装步骤为：利用旋涂法在器件表面旋涂透明柔性聚合物形成包覆层。7.一种紫外光探测器，其特征在于，包括：基底；在所述基底上依次向上形成的下电极、下光敏层、绝缘层、上光敏层和上电极；所述上光敏层吸收光源并产生电子和空穴，所述下光敏层吸收部分光源并产生电子和空穴，所述下光敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彩红，张洋，翟俊宜，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11