带有纳米介质层的NiO/TiO2/ZnO紫外光电探测器及其制备方法，属于光电探测领域，尤其是通过磁控溅射法生长NiO/TiO2/ZnO薄膜并退火，本发明专利技术的探测器从下至上依次是衬底、阳极层、功能层以及阴极层，功能层为NiO/TiO2/ZnO复合薄膜，在NiO和ZnO薄膜中间加入了纳米介质薄膜TiO2。本发明专利技术制备的紫外光电探测器结特性好，响应率及探测率高，性能稳定。性能稳定。性能稳定。
【技术实现步骤摘要】
带有纳米介质层的NiO/TiO2/ZnO紫外光电探测器及其制备方法
[0001]本专利技术属于紫外光电探测
，尤其是一种在NiO和ZnO中间加入纳米介质层TiO2的紫外光电探测器。
技术介绍
[0002]近年来宽禁带半导体材料的发展越来越激发人们对紫外光波段潜在应用的浓厚兴趣。紫外光电探测技术是基于紫外光波段（波长10
‑
400nm）所发展出来的崭新的光电探测技术。目前，紫外光电探测技术已经成为继红外、激光探测技术之后的又一项军民两用光电探测技术。该技术在军工行业被用来进行空对空通讯，导弹检测、制导、宇宙空间站对接、火箭发射等；在民用领域中被应用在火灾预警检测、发动机控制、光刻校准、生物、天文学领域、太阳光紫外线检测及紫外线辐射测量等方面。
[0003]NiO是一种性能优异的p型半导体材料，直接带隙约为3.6
‑
4.3eV，高化学稳定性，激子结合能为110meV，比较高的激子结合能可以保证制备出来的器件性能非常稳定，又因为其成本低，无毒无污染，原料丰富，非常适合应用在紫外光电探测领域。ZnO是一种可控的n型半导体材料，带隙宽度约为3.3eV，其禁带宽度易于调控，光学透明度高，电学性能稳定，成本低，无毒且易于工业合成，在光电探测器制备领域被广泛使用。
[0004]但是这两种材料成本低，光电性能良好的材料却不易直接形成P
‑
N结，而且结特性差，光响应率不高，很难进行商业化应用，并未能将这两种氧化物充分应用来制备紫外探测器。
技术实现思路
<br/>[0005]本专利技术的目的是解决NiO和ZnO不易直接形成P
‑
N结，而且结特性差，光响应率不高的问题，提出一种带有纳米介质层的高性能NiO/TiO2/ZnO紫外光电探测器及其制备方法，并通过退火处理改善其光电探测性能。
[0006]带有纳米介质层的NiO/TiO2/ZnO紫外光电探测器，从下至上依次是衬底、阳极层、功能层以及阴极层，其特征在于功能层为NiO/TiO2/ZnO复合薄膜，在NiO和ZnO薄膜中间加入了纳米介质薄膜TiO2。
[0007]所述的NiO/TiO2/ZnO复合薄膜厚度分别为NiO：300
‑
400纳米、TiO2：2
‑
6纳米、ZnO：700
‑
800纳米。
[0008]所述的阳极层为ITO，与衬底复合形成ITO石英衬底；阴极层为铝电极或铝、铬和金复合层。
[0009]带有纳米介质层的NiO/TiO2/ZnO紫外光电探测器制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：S1，清洁ITO石英衬底，并设置功能层生长区域；S2，在功能层生长区域分别依次磁控溅射形成300
‑
400纳米NiO、2
‑
6纳米TiO2、
700
‑
800纳米ZnO复合薄膜层；S3，薄膜退火：管式炉进行退火，退火温度为250℃
‑
350℃，保温时间为1.5h
‑
2.5h；S4，生长阴极层。
[0010]所述阴极层为铝、铬和金复合层，铝电极为蒸镀，铬和金为磁控溅射。
[0011]本专利技术中，在NiO和ZnO中间加入TiO2介质层后退火，这种结构具有明显的结特性，整流比高，光响应率大，解决了氧化物间不易直接形成P
‑
N结的难题。本专利技术的制备过程简单、成本低廉，使用磁控溅射就能够制备出均匀的薄膜。薄膜加入中间介质层显著的改善了器件的结特性，整流效果明显。器件性能稳定，具有较高的响应率及探测率。
附图说明
[0012]图1为实施例1的紫外光电探测器的结构示意图。
[0013]图2为实施例1的紫外光电探测器的I
‑
V测试结果图。
[0014]图3为制备的NiO/ZnO异质结器件的I
‑
V测试结果图。
[0015]图4为实施例1的紫外光电探测器的响应率(R)和探测率(D*)随偏置电压变化的测试结果图。
[0016]图5为实施例1的紫外光电探测器的I
‑
T测试结果图。
[0017]图6为实施例2的紫外光电探测器的I
‑
V测试结果图。
[0018]图7为实施例3的紫外光电探测器的I
‑
V测试结果图。
[0019]图8为实施例3的紫外光电探测器的响应率(R)和探测率(D*)随偏置电压变化的测试结果图。
具体实施方式
[0020]以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。
[0021]实施例1：带有纳米介质层的NiO/TiO2/ZnO紫外光电探测器，从下至上分别是石英衬底1、ITO阳极层2、NiO薄膜3、TiO2薄膜4、ZnO薄膜5，以及阴极层铝电极6、铬电极7、和金电极8。
[0022]带有纳米介质层的NiO/TiO2/ZnO紫外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：S1，清洁衬底：由氨水：双氧水：去离子水按体积比1：1：2配置清洗溶液，ITO石英衬底在清洗液中清洗30min，使用氮气喷枪吹净衬底表面的水渍，表面干净无杂物，ITO石英衬底厚度为176.6纳米。
[0023]S2，功能层区域设定：在清洗干净的衬底上旋涂光刻胶30s ，旋涂速度2500r/min，并用模板遮掩后光刻留下圆形区域生长功能层。
[0024]S3，NiO薄膜溅射：使用磁控溅射设备，在真空度8
×
10
‑4Pa以下，溅射功率为200W，溅射50min，形成381.9nm的薄膜。
[0025]S4，纳米介质层TiO2薄膜溅射：使用磁控溅射设备，在真空度8
×
10
‑4Pa以下，溅射功率为100W，溅射50s，形成4.3nm的薄膜。
[0026]S5，ZnO薄膜溅射：使用磁控溅射设备，在真空度8
×
10
‑4Pa以下，溅射功率为200W，
溅射50min，形成749.4nm的薄膜。
[0027]S6，薄膜退火：首先去除步骤S2遗留的光刻胶，然后将制备的薄膜使用管式炉进行退火，退火温度为300℃，保温时间为2h。
[0028]S7，再次旋涂光刻胶：用模具遮掩后光刻，在薄膜上，以及ITO底电极上留下更小的圆形区域用以镀电极。
[0029]S8，蒸镀阴极层：先使用金属有机蒸镀设备，在真空度8
×
10
‑4Pa以下，蒸镀铝柱3min，然后再使用磁控溅射设备在真空度8
×
10
‑4Pa以下依次溅射生长铬15s和金150s，形成电极，最后取出后清洗步骤S7遗留的光刻胶，然后在金电极上引线。
[0030]对本实施制备的器件进行检测。图2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.带有纳米介质层的NiO/TiO2/ZnO紫外光电探测器，从下至上依次是衬底、阳极层、功能层以及阴极层，其特征在于功能层为NiO/TiO2/ZnO复合薄膜，在NiO和ZnO薄膜中间加入了纳米介质薄膜TiO2。2.如权利要求1所示的带有纳米介质层的NiO/TiO2/ZnO紫外光电探测器，其特征在于NiO/TiO2/ZnO复合薄膜厚度分别为NiO：300
‑
400纳米、TiO2：2
‑
6纳米、ZnO：700
‑
800纳米。3.带有纳米介质层的NiO/TiO2/ZnO紫外光电探测器制备方法，其特征在于该方法包括以下步...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐利斌，商国新，吴刚，袁绶章，贾梦涵，姬玉龙，王静宇，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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