一种氧化锌基日盲紫外光电探测器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种氧化锌基日盲紫外光电探测器及其制备方法和应用。本发明专利技术的氧化锌基日盲紫外光电探测器的组成包括依次层叠设置的衬底、栅电极层、栅介质层、氧化锌基有源层、源

【技术实现步骤摘要】
一种氧化锌基日盲紫外光电探测器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光电探测
，具体涉及一种氧化锌基日盲紫外光电探测器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]日盲紫外光电探测器可以利用对应日盲区的特征紫外工作波段(200nm～280nm)，因此可以有效避免空间太阳背景辐射的影响，其具有低背景干扰、虚警率低、灵敏度高等优点，可以用于导弹预警、火焰监测、生物医学、非视距通信等领域。
[0003]随着半导体技术的发展，具有较大禁带宽度、较高击穿场强、更高电子饱和速度和更低能量损耗的宽禁带半导体材料(例如：氧化镓、氧化锌等)逐渐取代传统半导体材料，成为日盲紫外光电探测器的沟道材料。氧化镓基日盲紫外光电探测器的结构复杂，需要采用宽带隙非晶材料的场效应晶体管制备工艺，工艺要求高，且氧化镓场效应晶体管的迁移率通常较低(<4cm2/V
·
s)，难以应用于探测器的后端处理电路，需要使用其它高迁移率的晶体管，因此氧化镓基日盲紫外光电探测器的工艺集成度不高。此外，氧化镓基日盲紫外光电探测器通常需要使用较高的偏置电压才能确保低的暗电流，这会增加探测器系统的功耗。氧化锌基紫外光电探测器具有高迁移率、低偏置电压、低功耗、工艺成熟等优点，在短波长光电子器件领域具有很好的应用前景，然而，由于氧化锌属于
Ⅱ‑Ⅵ
族直接带隙半导体，室温下禁带宽度E
g
约为3.37eV，因此现有的氧化锌基紫外光电探测器对日盲区紫外光和非日盲区紫外光都具有较高的响应，日盲区/非日盲区紫外光拒绝比较低，易受到背景光的干扰。
[0004]因此，开发一种高迁移率、高可靠性、高拒绝比、低功耗的氧化锌基日盲紫外光电探测器具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种氧化锌基日盲紫外光电探测器及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：
[0007]一种氧化锌基日盲紫外光电探测器，其组成包括依次层叠设置的衬底、栅电极层、栅介质层、氧化锌基有源层、源
‑
漏电极层和近紫外光阻挡层；所述近紫外光阻挡层的组成包括疏水阻挡层和光稳定层。
[0008]优选的，所述衬底为不导电衬底。
[0009]进一步优选的，所述衬底为玻璃衬底、聚酰亚胺衬底、石英衬底、蓝宝石衬底中的一种。
[0010]更进一步优选的，所述衬底为聚酰亚胺衬底。
[0011]优选的，所述聚酰亚胺衬底的厚度为15μm～25μm。
[0012]优选的，所述栅电极层为Al层、Al
‑
Nd层、ITO层中的一种。
[0013]进一步优选的，所述栅电极层为Al
‑
Nd层。
[0014]优选的，所述栅电极层的厚度为80nm～120nm。
[0015]优选的，所述栅介质层与衬底接触。
[0016]优选的，所述栅介质层为氧化铝层、氧化硅层、氧化锆层、氧化铝钕层中的一种。
[0017]优选的，所述栅介质层的厚度为160nm～240nm。
[0018]优选的，所述氧化锌基有源层为铟锌氧化物、锡锌氧化物、铟锡锌氧化物、铟镓锌氧化物、氟锡锌氧化物、锆铟锡锌氧化物中的至少一种制成的薄膜。
[0019]进一步优选的，所述氧化锌基有源层为非晶氧化铟锡锌层、掺锆非晶氧化铟锡锌层中的一种。
[0020]优选的，所述氧化锌基有源层的厚度为20nm～100nm。
[0021]优选的，所述源
‑
漏电极层的组成包括源电极和漏电极。
[0022]优选的，所述源
‑
漏电极层的厚度为100nm～140nm。
[0023]优选的，所述源电极为ITO电极、Al电极、Cu电极、Au电极中的一种。
[0024]优选的，所述漏电极为ITO电极、Al电极、Cu电极、Au电极中的一种。
[0025]优选的，所述疏水阻挡层由C1～C
18
的烷基取代的三乙氧基硅烷中的至少一种制成。
[0026]进一步优选的，所述疏水阻挡层由甲基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷中的至少一种制成。
[0027]优选的，所述疏水阻挡层设置在氧化锌基有源层和光稳定层两者之间。
[0028]优选的，所述光稳定层的组成包括基体树脂和光稳定剂。
[0029]优选的，所述基体树脂为环氧树脂、有机硅树脂中的至少一种。
[0030]进一步优选的，所述基体树脂为有机硅树脂。
[0031]优选的，所述光稳定剂为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂中的至少一种。
[0032]进一步优选的，所述光稳定剂为紫外线吸收剂。
[0033]更进一步优选的，所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV
‑
328、紫外线吸收剂UVA
‑
PLUS中的至少一种。
[0034]优选的，所述近紫外光阻挡层的厚度为0.2μm～10μm。
[0035]一种如上所述的氧化锌基日盲紫外光电探测器的制备方法包括以下步骤：
[0036]1)在衬底上依次沉积栅电极层、栅介质层、氧化锌基有源层和源
‑
漏电极层，且均进行图形化，再对衬底进行退火处理；
[0037]2)将步骤1)处理过的衬底置于密闭容器中，通过气相沉积法在氧化锌基有源层的背沟道表面沉积疏水阻挡层，再在疏水阻挡层表面涂覆制备光稳定层，即得氧化锌基日盲紫外光电探测器。
[0038]优选的，步骤1)所述沉积的方法为磁控溅射法、旋涂法、蒸发法中的一种。
[0039]优选的，步骤1)所述退火处理在250℃～350℃下进行，退火气氛为空气气氛，退火时间为2h～5h。
[0040]一种光电探测装置，其组成包括上述氧化锌基日盲紫外光电探测器。
[0041]本专利技术的有益效果是：本专利技术的氧化锌基日盲紫外光电探测器具有迁移率高、可靠性高、拒绝比高、功耗低等优点，可以同时作为紫外感应部分和后端处理电路的晶体管，有利于制备高集成度的日盲紫外光电探测系统，且其制备工艺简单，适合进行大规模推广
应用。
[0042]具体来说：
[0043]1)本专利技术将疏水阻挡层(由疏水性物质构成)和光稳定层(由基体树脂和光稳定剂构成)复合作为近紫外阻挡层，疏水阻挡层位于氧化锌基有源层与光稳定层之间，可以有效钝化氧化锌基有源层背沟道表面的羟基和表面缺陷，降低了氧化锌基紫外光电探测器的暗电流，而光稳定层可以阻隔环境中的近紫外光对氧化锌基有源层的直接照射，减少光生载流子的生成，降低氧化锌基紫外光电探测器对近紫外光的响应的同时维持对日盲区的特征紫外工作波段(200nm～280nm)的高响应，有效提高了氧化锌基日盲紫外光电探测器的日盲区/非日盲区紫外光拒绝比；
[0044]2)本专利技术的氧化锌基日盲紫外光电探测器的制备工艺简单，具有良好的光电响应特性以及优秀的场效应晶体管性能，可以同时作为紫外感应部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化锌基日盲紫外光电探测器，其特征在于，组成包括依次层叠设置的衬底、栅电极层、栅介质层、氧化锌基有源层、源
‑
漏电极层和近紫外光阻挡层；所述近紫外光阻挡层的组成包括疏水阻挡层和光稳定层。2.根据权利要求1所述的氧化锌基日盲紫外光电探测器，其特征在于：所述衬底为不导电衬底；所述栅电极层为Al层、Al
‑
Nd层、ITO层中的一种；所述栅介质层为氧化铝层、氧化硅层、氧化锆层、氧化铝钕层中的一种。3.根据权利要求1所述的氧化锌基日盲紫外光电探测器，其特征在于：所述氧化锌基有源层为铟锌氧化物、锡锌氧化物、铟锡锌氧化物、铟镓锌氧化物、氟锡锌氧化物、锆铟锡锌氧化物中的至少一种制成的薄膜。4.根据权利要求3所述的氧化锌基日盲紫外光电探测器，其特征在于：所述氧化锌基有源层的厚度为20nm～100nm。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的氧化锌基日盲紫外光电探测器，其特征在于：所述源
‑
漏电极层的组成包括源电极和漏电极；所述源电极为ITO电极、Al电极、Cu电极、Au电极中的一种；所述漏电极为ITO电极、Al电极、Cu电极、Au电极中的一种。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣盛，林德朗，陈雅怡，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：