一种薄膜紫外探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种BaTiO

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜紫外探测器及其制备方法
本专利技术涉及半导体材料生长领域，特别涉及一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法。
技术介绍
太阳光是人类社会赖以生存和发展的基础能源之一，虽然紫外光(10～400nm)辐射在太阳辐射中只有很小的比例，但是却对整个人类的生活有着重要的影响。紫外光根据波长可以划分为：紫外线A(UVA)，波长介于320～400nm；紫外线B(UVB)，波长介于280～320nm；紫外线C(UVC)，波长介于100～280nm。其中紫外线B(UVB)辐射与人体健康密切相关。一方面，适量的UVB辐射有利于人类维生素D的形成，从而可以降低罹患癌症的风险。另一方面，过多的UVB辐射会抑制免疫系统，引起白内障并导致皮肤癌。因此，为了最好地利用优点并绕过缺点，迫切需要对UVB辐射进行检测和定量分析。近年来，宽禁带半导体紫外探测器因其体积小、重量轻、工作时不需滤光片、无需制冷等优点被认为是可以取代真空光电倍增管和Si光电倍增管的第三代紫外探测器。在宽禁带半导体材料中，BaTiO3具有钙钛矿结构，是直接带隙半导体，禁带宽度最常见为3.41eV，在近紫外波段光电探测上有优异的探测性能。由于常见的BaTiO3禁带宽度过窄，对应的光学吸收边为361nm，不适合作为UVB波段的紫外探测器，对UVB没有波谱选择性，也限制其在UVB波段光电探测器的应用。因此，如何找到一种方法实现BaTiO3对UVB波段的探测，拓宽其在UVB紫外探测器领域的应用，已成为业内诸多具有前瞻性的研究人员广为关注的焦点之一。>
技术实现思路
为了克服已有得技术问题，本专利技术提供一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法；本专利技术制备的BaTiO3薄膜具有晶粒尺寸小、禁带宽度宽、吸收截止边在280～320nm等特点，使得BaTiO3紫外探测器对应的探测波长在280～320nm，是一种优异的UVB光电探测材料。为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：一种BaTiO3薄膜紫外探测器，其特征在于，包括衬底、生长于衬底上表面的BaTiO3薄膜以及复合于BaTiO3薄膜上的叉指电极层；所述BaTiO3薄膜的禁带宽度为3.9～4.4eV；所述BaTiO3薄膜的晶粒尺寸为0.01～30nm；所述BaTiO3薄膜的厚度为50～500nm；所述BaTiO3薄膜的光吸收截止边为280～320nm。优选地，所述BaTiO3具有陡峭的吸收截止边；所述BaTiO3在吸收截止边位置，6nm波段范围内透射率下降60％～90％。优选地，所述衬底包括蓝宝石衬底、氧化铟锡衬底、石英衬底和氧化镁衬底中的一种或多种；所述衬底的厚度为150～800nm。优选地，所述叉指电极层的材质包括金、银、钛、铂和铝中的一种或多种；所述叉指电极层的厚度为30～200nm。优选地，一种BaTiO3紫外探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将BaTiO3靶材进行磁控溅射沉积，在一定温度的衬底上沉积，得到生长有BaTiO3薄膜的衬底；2)在上述步骤得到BaTiO3薄膜上先形成叉指电极掩膜，再形成金属层，然后去除掩膜，形成叉指电极层，得到BaTiO3紫外探测器。优选地，所述BaTiO3靶材的Ba和Ti的元素比为1:1；所述衬底温度为20～500℃；所述磁控溅射射频功率为40～180W；所述磁控溅射沉积过程中的压强为1×10-2～1×101Pa；所述磁控溅射沉积的时间为1～3h；所述形成叉指电极掩膜的方式包括负胶光刻。优选地，所述形成金属层的方式包括小型离子溅射、热蒸发、PLD和ALD中的一种或多种；所述小型离子溅射的溅射电流为9mA；所述去除掩膜的方式包括超声去除；所述超声的时间为3min；所述BaTiO3紫外探测器的光响应截止边为280～320nm；所述BaTiO3紫外探测器具有MSM结构。本专利技术能够取得以下技术效果：1、该BaTiO3材料具有禁带宽度宽、晶粒尺寸小、吸收截止边陡峭等特点。2、本专利技术制备BaTiO3薄膜材料还具有面积大的优点，进而使得本专利技术制备的BaTiO3外探测器具有可以作为UVB紫外探测器和良好的波谱选择性。3、本专利技术提供的可控的紫外探测器制备方法，步骤简单，条件温和，重复性好，过程可控，有利于规模化推广和应用。附图说明图1a为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法提供的BaTiO3紫外探测器的结构示意简图；图1b为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法提供的BaTiO3紫外探测器的叉指电极层的结构简图；图2为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例1中的BaTiO3薄膜的X射线衍射谱图；图3为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例1中的BaTiO3薄膜的紫外-可见光吸收光谱图；图4为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例1中的BaTiO3薄膜的禁带宽度图；图5为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例1中的BaTiO3薄膜的扫描电子显微镜图；图6为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例1中的BaTiO3紫外探测器的光响应特性曲线图；图7为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例2中的BaTiO3薄膜的X射线衍射谱图；图8为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例2中的BaTiO3薄膜的紫外-可见光吸收光谱图；图9为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例2中的BaTiO3薄膜的禁带宽度图；图10为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例2中的BaTiO3薄膜的扫描电子显微镜图；图11为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例3中的BaTiO3薄膜的X射线衍射谱图；图12为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例3中的BaTiO3薄膜的紫外-可见光吸收光谱图；图13为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例3中的BaTiO3薄膜的禁带宽度图；图14为本专利技术的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法实施例3中的BaTiO3薄膜的扫描电子显微镜图；其中附图标记包括：衬底1、BaTiO3薄膜2、叉指电极层3。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。下面将对本专利技术提供的一种BaTiO3薄膜紫外探测器及其制备方法进行详细说明。图1a是本专利技术提供的一种BaTiO3紫外探测器的结构示意简图；图1b是叉指电极层的结构简图。如图1所示，将BaTiO3靶材进行磁控溅射沉积，在一定温度的衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜紫外探测器，其特征在于，包括衬底(1)、生长于衬底上表面的BaTiO

【技术特征摘要】
1.一种薄膜紫外探测器，其特征在于，包括衬底(1)、生长于衬底上表面的BaTiO3薄膜(2)、以及复合于BaTiO3薄膜(2)上的叉指电极层(3)；所述BaTiO3薄膜(2)的禁带宽度为3.9～4.4eV；所述BaTiO3薄膜(2)的晶粒尺寸为0.01～30nm；所述BaTiO3薄膜(2)的厚度为50～500nm；所述BaTiO3薄膜(2)的光吸收截止边为280～320nm。


2.如权利要求1所述的薄膜紫外探测器，其特征在于，所述BaTiO3薄膜(2)具有陡峭的吸收截止边；所述BaTiO3薄膜(2)在吸收截止边位置，6nm波段范围内透射率下降60％～90％。


3.如权利要求1所述的薄膜紫外探测器，其特征在于，所述衬底(1)包括蓝宝石衬底、氧化铟锡衬底、石英衬底和氧化镁衬底中的一种或多种；所述衬底(1)的厚度为150～800nm。


4.如权利要求1所述的薄膜紫外探测器，其特征在于，所述叉指电极层(3)的材质包括金、银、钛、铂和铝中的一种或多种；所述叉指电极层(3)的厚度为30～200nm。


5.一种紫外探测器的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘可为，韩无双，申德振，陈星，张振中，李炳辉，
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