一种高速响应全透明柔性紫外光电探测器的制备方法技术

本申请公开了一种高速响应全透明柔性紫外光电探测器的制备方法，涉及光电探测技术领域。包括以下步骤：利用射频磁控溅射沉积法将ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜、透明导电电极薄膜依次沉积到高透明柔性PI衬底上，构建了全透明柔性紫外光电探测器。ZnO光敏薄膜的生长参数为：柔性透明PI衬底的加热温度为150

【技术实现步骤摘要】
一种高速响应全透明柔性紫外光电探测器的制备方法


[0001]本申请涉及光电探测
，尤其涉及一种高速响应全透明柔性紫外光电探测器的制备方法。

技术介绍

[0002]紫外光电探测器是利用光电效应，探测器中具有光电转换效应的半导体材料吸收在紫外光波段范围内的光信号并将其转化为电信号，从而实现对微弱光信号的灵敏探测。在通信、传感监测、生物医疗及等军用导弹预警等领域具有重要的经济和社会价值。目前广泛应用的紫外光电探测器主要为构建在刚性衬底上的基于氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化镓(Ga2O3)等具有直接带隙和宽禁带的半导体探测器。现有的制备紫外光电探测器的方法存在以下缺点：
[0003](1)将整个光电探测器件建立在刚性衬底之上，无法实现可携带、附和各种曲面的器件功能，并且采用金属薄膜作为光电流导出电极，无法实现全结构透明的紫外光电探测器件，虽然金属电极具有高导电特性，但大部分金属材料在可见光波长范围内透过率极低，从而无法实现在智能可透视显示技术中的应用。
[0004](2)制备过程复杂，不适合在柔性衬底上进行大规模生产。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种高速响应全透明柔性紫外光电探测器的制备方法，利用射频磁控溅射沉积法将ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜、透明导电电极薄膜依次沉积到高透明柔性PI衬底上，构建了一种全透明柔性紫外光电探测器，该紫外光电探测器对紫外光具有高响应速度，并且在可见光范围内具有高透过率。
[0006]为达到上述目的，本申请提供了一种高速响应全透明柔性紫外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：利用射频磁控溅射沉积法在柔性透明PI衬底上生长ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜；
[0008]所述ZnO光敏薄膜的生长参数为：柔性透明PI衬底的加热温度为150
‑
240℃，溅射功率为110
‑
130W，氩气流量为15
‑
24sccm；
[0009]所述InGaZnO光敏薄膜的生长参数为：溅射功率为110
‑
130W，氩气流量为15
‑
24sccm，氧气流量为2
‑
5sccm；
[0010]步骤2：将叉指电极掩模版紧贴在所述ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜上；利用射频磁控溅射沉积法在被叉指电极掩模版覆盖的ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜表面之上沉积透明导电电极薄膜；
[0011]步骤3：移除叉指电极掩模版，最终获得全透明柔性紫外光电探测器。
[0012]进一步地是，所述ZnO光敏薄膜的生长参数为：柔性透明PI衬底的加热温度为200℃，升温速率为5
‑
7℃/分钟，氩气流量为20sccm，溅射功率为120W。
[0013]进一步地是，所述InGaZnO光敏薄膜的生长参数为：溅射功率为120W，氩气流量为20sccm，氧气流量为3sccm。
[0014]进一步地是，在步骤1之前还包括：将柔性透明PI衬底固定在刚性基底上；所述步骤3还包括：移除刚性基底。
[0015]进一步地是，所述柔性透明PI衬底在可见光波长范围内透过率大于90％。
[0016]进一步地是，步骤2中所述叉指电极掩模版上两个电极之间的间隙为0.7
‑
0.8mm。
[0017]进一步地是，步骤2中透明导电电极薄膜的生长参数为：溅射功率为110
‑
130W，氩气流量为20sccm。
[0018]进一步地是，步骤1中生长ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜的厚度为150
‑
200nm；步骤2中沉积透明导电电极薄膜的厚度小于200nm。
[0019]本申请相比现有技术具有以下有益效果：本申请的制备工艺简单、易实现光电子器件集成，适于制备大面积、低成本的可便携式柔性光电探测器件。利用本申请的制备方法获得的光电探测器具有透明和可弯曲变形的特性，对紫外光具有高响应速度，在可见光范围内具有高透过率。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为实施例1中制备的全透明柔性紫外光电探测器的结构示意图；
[0022]图2为实施例1中不同生长条件下制备的柔性ZnO/PI衬底的X射线衍射图；
[0023]图3为实施例1中制备的全透明柔性紫外光电探测器在可见光范围的光透过率；
[0024]图4为实施例1中制备的全透明柔性紫外光电探测器对360nm激光光源的响应电流和暗电流与电压关系曲线；
[0025]图5为实施例1中制备的全透明柔性紫外光电探测器对360nm激光光源的响应电流与电压曲线；
[0026]图6为实施例1中制备的全透明柔性紫外光电探测器对360nm激光光源的响应电流与时间曲线。
[0027]图7为实施例2中制备的全透明柔性紫外光电探测器对360nm激光光源的响应电流与电压曲线。
具体实施方式
[0028]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]一种高速响应全透明柔性紫外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0030]S1：利用射频磁控溅射沉积法在柔性透明PI衬底1上生长ZnO光敏薄膜2或InGaZnO
光敏薄膜。柔性透明PI衬底1的厚度较薄，刚度较低。ZnO光敏薄膜2或InGaZnO光敏薄膜沉积时可以不加热或者低温加热衬底，避免了柔性透明PI衬底1因高温导致的无法使用的情况。
[0031]ZnO光敏薄膜的生长参数为：柔性透明PI衬底的加热温度为150
‑
240℃，溅射功率为110
‑
130W，氩气流量为15
‑
24sccm。InGaZnO光敏薄膜的生长参数为：溅射功率为110
‑
130W，氩气流量为15
‑
24sccm，氧气流量为2
‑
5sccm。InGaZnO薄膜中In2O3、Ga2O3与ZnO的质量比为1：1：1。采用上述生长参数获得的ZnO光敏薄膜2和InGaZnO光敏薄膜，具有最优异的晶体结构及结晶度，从而对紫外光具有高响应速度。
[0032]S2：将叉指电极掩模版紧贴在ZnO光敏薄膜2或InGaZnO光敏薄膜上，利用射频磁控溅射沉积法在被叉指电极掩模版覆盖的光敏薄膜表面之上沉积透明导电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速响应全透明柔性紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用射频磁控溅射沉积法在柔性透明PI衬底上生长ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜；所述ZnO光敏薄膜的生长参数为：柔性透明PI衬底的加热温度为150
‑
240℃，溅射功率为110
‑
130W，氩气流量为15
‑
24sccm；所述InGaZnO光敏薄膜的生长参数为：溅射功率为110
‑
130W，氩气流量为15
‑
24sccm，氧气流量为2
‑
5sccm；步骤2：将叉指电极掩模版紧贴在所述ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜上；利用射频磁控溅射沉积法在被叉指电极掩模版覆盖的ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜表面之上沉积透明导电电极薄膜；步骤3：移除叉指电极掩模版，最终获得全透明柔性紫外光电探测器。2.根据权利要求1所述的一种高速响应全透明柔性紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，所述ZnO光敏薄膜的生长参数为：柔性透明PI衬底的加热温度为200℃，升温速率为5
‑
7℃/分钟，氩气流量为20sccm，溅射功率为120W。3.根据权利要求1所述的一种高速响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：李远洁，朱瑄，吴超，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：