spiro-MeOTAD/Ga制造技术

本发明专利技术提出了一种spiro‑MeOTAD/Ga

【技术实现步骤摘要】
spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n型日盲紫外探测器及制备方法
本专利技术涉及一种日盲紫外探测器及其制备方法，尤其涉及一种基于spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器及其制备方法，属于半导体光电子器件领域。
技术介绍
太阳辐射光谱的99％以上的波长在150nm到4000nm之间。在这个波段中，大约7％的波长位于紫外光谱区。平流层是位于对流层和中间层之间的大气，厚度约为32公里(海平面以上18公里至50公里)，该层占据了大气中90％的臭氧；此外，它还是吸收太阳真空和深紫外线光子的主要区域。因此接近地表时，太阳紫外线被臭氧层吸收后，光波长小于280nm的部分非常少，可以忽略不计；因此，日盲紫外光是指具有200nm–280nm波长范围的紫外光。这也赋予了日盲紫外检测技术一些固有的优势，如低背景噪声、高灵敏度和强抗干扰能力；这表明日盲紫外探测技术在新一代短距离通信中具有应用潜力。除通信外，日盲紫外检测技术在电网安全监测、医学成像、生命科学、环境和生化检测等民生领域也有广阔的应用前景。为了寻找合适的材料来制备日盲紫外探测器，人们做了许多尝试，实验表明，Ga2O3是制作日盲紫外探测器的首选材料之一。Ga2O3是一种宽禁带半导体材料，带隙在4.2eV-5.3eV范围内，具有优良的化学稳定性和热稳定性。另外，Ga2O3的超宽禁带使其吸收截止边刚好落在280nm左右，可以更好地探测到日盲紫外光。但现有的光电导模式的Ga2O3探测器，存在灵敏度低、响应速度慢等缺点，且需要在外部电源支持下才能工作。
技术实现思路
针对现有Ga2O3探测器性能技术的不足，本专利技术提供一种spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器以及制备方法。本专利技术第一方面提出一种spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器，所述日盲紫外探测器依次包括第一电极，空穴传输层，光吸收层，电子传输层以及第二电极，其中，所述空穴传输层能够透过日盲紫外光，采用p型spiro-MeOTAD有机物薄膜；所述光吸收层用于吸收日盲紫外光，采用Ga2O3薄膜；所述电子传输层为n型Si衬底；所述第一电极与所述空穴传输层欧姆接触；所述第二电极与所述电子传输层欧姆接触。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述Ga2O3薄膜厚度为100nm～1000nm。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述p型spiro-MeOTAD薄膜厚度为20nm～800nm。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述第一电极的材料采用金、银、铜和铝中的一种或多种组合。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述第二电极的材料采用金、银、铜、铝、铂、钛、镓和铟中的一种或多种组合。本专利技术的第二方面提出一种spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器的制备方法，依次包括以下步骤：(1)使用薄膜制备方法在n型Si衬底上生长Ga2O3薄膜，厚度为50nm～2000nm；(2)制备不同溶液浓度的spiro-MeOTAD溶液；(3)将不同溶液浓度的spiro-MeOTAD溶液滴在Ga2O3薄膜上进行旋涂，转速为800转/秒～4000转/秒，时间为10秒～60秒，形成20nm至800nm不同厚度的p型spiro-MeOTAD有机物薄膜；(4)将旋涂好的样品在干燥柜中放置2小时～24小时；(5)制备与p型spiro-MeOTAD有机物薄膜欧姆接触的第一电极；(6)制备与n型Si衬底欧姆接触的第二电极。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述薄膜制备方法包括激光脉冲沉积法(PLD)、金属有机化学气相沉积法(MOCVD)、分子束外延技术(MBE)、磁控溅射法(RF)或溶胶凝胶法(Sol-gel)中的一种或多种方法。根据本专利技术的一种优选实施方式，制备的spiro-MeOTAD溶液的溶液浓度为9mg/ml～144mg/ml，其中，溶质为spiro-MeOTAD，溶剂为氯苯。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述第一电极的制备方法为热蒸镀和磁控溅射中的一种或两种组合；所述第二电极的制备方法为热蒸镀和磁控溅射中的一种或两种组合。本专利技术的有益效果在于，提供了一种spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器，器件的空穴传输层为p型spiro-MeOTAD有机物薄膜，日盲紫外光吸收层为Ga2O3薄膜，器件的电子传输层材料为n型Si衬底，形成pin结构，其在spiro-MeOTAD与Ga2O3界面、Ga2O3与Si界面处均有内建电场存在，形成双内建电场，可以有效分离和传输光生载流子，从而有效提高了spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器的响应度和响应速度，并可实现器件的自供电运行。此外，本专利技术使用的有机物溶液法制备及薄膜旋涂法，操作简单，无毒，成本可控，适用于学术研究和规模生产。附图说明图1是利用本专利技术方法制备的spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器的结构示意图；图2是本专利技术一种spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器的制备方法的流程示意图；图3是厚度为150nm的spiro-MeOTAD薄膜的透过率；图4是spiro-MeOTAD厚度为150nm,spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器的暗电流与254nm紫外光照下的光电流IV曲线，其中光照强度为1000μW/cm2；图5对应于图4，是spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器的暗电流与光电流在对数坐标下的IV曲线，光照强度为1000μW/cm2；图6是spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器在0V偏压下的时间-电流曲线，spiro-MeOTAD薄膜厚度为150nm，测试条件为：外置偏压0V，光强分别为160/300/620/1000/1500μW/cm2的254nm紫外光辐照；图7是spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器的时间-电流曲线，spiro-MeOTAD薄膜厚度为150nm，测试条件为：外置偏压0V，光强为1000μW/cm2的254nm紫外光辐照。图8是厚度为400nm的spiro-MeOTAD薄膜的透过率；图9是spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器的时间-电流曲线，spiro-MeOTAD薄膜厚度为400nm，测试条件为：外置偏压0V，光强为1000μW/cm2的254nm紫外光辐照；图10是Ga2O3/Si型日盲紫外探测器的时间-电流曲线，测试条件为：外置偏压0V，光强为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种spiro-MeOTAD/Ga

【技术特征摘要】
1.一种spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器，其特征在于，所述日盲紫外探测器依次包括第一电极，空穴传输层，光吸收层，电子传输层以及第二电极，其中，
所述空穴传输层能够透过日盲紫外光，采用p型spiro-MeOTAD有机物薄膜；
所述光吸收层用于吸收日盲紫外光，采用Ga2O3薄膜；
所述电子传输层为n型Si衬底；
所述第一电极与所述空穴传输层欧姆接触；
所述第二电极与所述电子传输层欧姆接触。


2.根据权利要求1所述的spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器，其特征在于，
所述Ga2O3薄膜厚度为100nm～1000nm。


3.根据权利要求1所述的spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器，其特征在于，
所述p型spiro-MeOTAD薄膜厚度为20nm～800nm。


4.根据权利要求1所述的spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器，其特征在于，
所述第一电极的材料采用金、银、铜和铝中的一种或多种组合。


5.根据权利要求1所述的spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器，其特征在于，
所述第二电极的材料采用金、银、铜、铝、铂、钛、镓和铟中的一种或多种组合。


6.一种spiro-MeOTAD/Ga2O3/Sip-i-n光电二极管型日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐为华，晏祖勇，李培刚，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11