基于PEN衬底的柔性氧化镓紫外探测器的制备方法及探测器技术

本发明专利技术公开了一种基于PEN衬底的柔性氧化镓紫外探测器的制备方法及探测器。制备方法包括如下步骤：(1)PEN衬底的裁剪和清洗；(2)利用磁控溅射工艺在所述PEN衬底上溅射氧化镓薄膜；(3)利用磁控溅射工艺在所述氧化镓薄膜上沉积制备ITO电极，形成紫外探测器；所述ITO电极沉积过程中使用掩膜板，溅射靶材为ITO，靶基距为80mm，具体的溅射参数如下：打靶时，氩气气流量为30sccm，溅射气压为8mTorr，溅射功率为80W，溅射时间为10min；正式生长时，氩气气流量为53sccm，溅射气压为8mTorr，溅射功率为80W，送样预设角度为276度，预溅射时间为60s，溅射时间为40min。本发明专利技术的探测器的制备方法工艺流程简单，制备的探测器柔性性能良好。制备的探测器柔性性能良好。制备的探测器柔性性能良好。

【技术实现步骤摘要】
基于PEN衬底的柔性氧化镓紫外探测器的制备方法及探测器


[0001]本专利技术涉及光电探测
，尤其涉及基于PEN衬底的柔性氧化镓紫外探测器的制备方法及探测器。

技术介绍

[0002]新兴的宽禁带半导体材料氧化镓(Ga2O3)具有室温下4.5～5.0eV的直接带隙、吸收系数高、稳定性好、制备工艺简单、生产成本低廉、耐高温高压以及抗辐照等优势，是一种天然深紫外探测材料，在空间通讯、紫外探测、生物医药和气体监测等诸多领域具有重要的应用前景。
[0003]柔性光电探测器具有可以被扭曲、延伸、封装、弯曲和扭曲成复杂的非平面形状，同时保持良好的性能和与传统金属电极的集成等优势。随着柔性电子学的迅猛发展，对高性能柔性光电探测器的需求与日俱增。由于衬底温度的限制(一般低于200℃)，很难在柔性衬底上直接生长高质量氧化镓薄膜，因而严重影响了器件性能的改善和提升。因此针对针对柔性氧化镓紫菀探测器的制备方法进行研究具有重要意义。本专利技术提出一种低温兼容的高性能柔性氧化镓光电探测器的制备方法，探索适宜的操作条件。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种基于PEN衬底的柔性氧化镓紫外探测器的制备方法及探测器，以解决上述问题。
[0005]本专利技术提供的一种基于PEN衬底的柔性氧化镓紫外探测器的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)PEN衬底的裁剪和清洗；
[0007](2)利用磁控溅射工艺在所述PEN衬底上溅射氧化镓薄膜；
[0008](3)利用磁控溅射工艺在所述氧化镓薄膜上沉积制备ITO电极，形成紫外探测器；所述ITO电极沉积过程中使用掩膜板，溅射靶材为ITO，靶基距为80mm，具体的溅射参数如下：
[0009]打靶时，氩气气流量为30sccm，溅射气压为8mTorr，溅射功率为80W，溅射时间为10min；
[0010]正式生长时，氩气气流量为53sccm，溅射气压为8mTorr，溅射功率为80W，送样预设角度为276度，预溅射时间为60s，溅射时间为40min。
[0011]进一步的，在所述步骤(1)中，PEN衬底为耐热性较好的柔性衬底，所述PEN衬底为1.5cm
×
3cm的长方片，厚度为1mm。
[0012]进一步的，在所述步骤(1)中，PEN衬底的清洗需经如下步骤处理：
[0013]①
超纯水冲洗，用于去除油污和杂质；
[0014]②
超纯水超声清洗两次，每次20min，用于去除残留油污和杂质；
[0015]③
洗涤剂溶液清洗：将上述经超纯水超声处理后的衬垫放置于透明培养皿中，加
入酒精浸泡，之后取出所述衬垫放置于盛有酒精的超声清洗仪中超声处理20min；
[0016]④
氮气吹干残留液体，备用。
[0017]进一步的，在所述步骤(2)中，PEN衬底温度为25℃，溅射所用的靶材为氧化镓，所述氧化镓的纯度为99.99％，工作气体为氩气和氧气，溅射气压为8mTorr，溅射功率为100W，预溅射时间为60s，溅射时间为1小时。
[0018]进一步的，在所述步骤(2)中，氩气的气流量为58.7sccm，氧气的气流量为0.6sccm，打靶准备和气压准备的时间为20min。
[0019]进一步的，在所述步骤(3)中，掩膜板为点电极结构，所述点电极结构是由点状金属组成，作为正负电源连接的终端。
[0020]进一步的，在所述步骤(3)中，溅射功率为80W，氩气和氧气的气流量比为40:1，溅射气压为3.75mTorr时，沉积的所述ITO电极的光电性能最优。
[0021]进一步的，所述光电性能最优时ITO电导率为1.84
×
103S/cm，可见光波段平均透过率85％，光学带隙为3.3eV。
[0022]进一步的，本专利技术还提供了一种由上述基于PEN衬底的柔性氧化镓紫外探测器的制备方法制备的探测器，所述探测器包括所述PEN衬底、氧化镓薄膜和ITO电极。
[0023]相对于现有技术而言，本专利技术的有益效果是：
[0024](1)本专利技术的制备方法通过磁控溅射工艺在PEN衬底上形成ITO薄膜/氧化镓结构，工艺流程简单，制备的探测器在无光照和光照条件下，探测器电极间电流具有显著变化，可实现对紫外光的有效探测，且具有良好的柔性性能；
[0025](2)本专利技术的制备方法选用ITO作为电极材料，ITO电极具有较高的柔韧性，能够适应不同形状、尺寸和环境的需求，大大增加所制成探测器的便捷性，实现了探测器更广泛的应用；
[0026](3)本专利技术的制备方法选用PEN作为柔性衬底的材料，PEN衬底具有很好的耐热性能和热氧稳定性，且光透过性良好，进一步地提高了所制备探测器的柔性性能；
[0027](4)本专利技术的制备方法选用的ITO电极具有良好的透光性，能够实现更高的传输效率和光电转化效率，从而提高了所制备探测器的灵敏度和探测能力；
[0028](5)本专利技术的制备方法选用ITO电极制作，成本相对较低，能够降低整个探测器的制造成本和综合成本，从而提高探测器的经济性和市场竞争力。
[0029]应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本专利技术的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
[0030]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0031]图1为PEN衬底氧化镓紫外探测器的XPS谱图；
[0032]图2为弯曲前ITO电极的PEN衬底氧化镓紫外探测器的SEM平面图；
[0033]图3为弯曲后ITO电极的PEN衬底氧化镓紫外探测器的SEM平面图；
[0034]图4为弯曲前ITO电极的PEN衬底氧化镓紫外探测器的I
‑
V特性图；
[0035]图5为弯曲后ITO电极的PEN衬底氧化镓紫外探测器的I
‑
V特性图；
[0036]图6为ITO电极的PEN衬底氧化镓紫外探测器在开关光状态下的计时电流曲线。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。
[0038]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0039]实施例1
[0040]本专利技术提出的一种基于PEN衬底的柔性氧化镓紫外探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0041](1)PEN衬底的裁剪和清洗；
[0042](2)利用磁控溅射工艺在PEN衬底上溅射氧化镓薄膜；
[0043](3)利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PEN衬底的柔性氧化镓紫外探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)PEN衬底的裁剪和清洗；(2)利用磁控溅射工艺在所述PEN衬底上溅射氧化镓薄膜；(3)利用磁控溅射工艺在所述氧化镓薄膜上沉积制备ITO电极，形成紫外探测器；所述ITO电极沉积过程中使用掩膜板，溅射靶材为ITO，靶基距为80mm，具体的溅射参数如下：打靶时，氩气气流量为30sccm，溅射气压为8mTorr，溅射功率为80W，溅射时间为10min；正式生长时，氩气气流量为53sccm，溅射气压为8mTorr，溅射功率为80W，送样预设角度为276度，预溅射时间为60s，溅射时间为40min。2.根据权利要求1所述的基于PEN衬底的柔性氧化镓紫外探测器的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，PEN衬底为耐热性较好的柔性衬底，所述PEN衬底为1.5cm
×
3cm的长方片，厚度为1mm。3.根据权利要求1所述的基于PEN衬底的柔性氧化镓紫外探测器的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，PEN衬底的清洗需经如下步骤处理：
①
超纯水冲洗，用于去除油污和杂质；
②
超纯水超声清洗两次，每次20min，用于去除残留油污和杂质；
③
洗涤剂溶液清洗：将上述经超纯水超声处理后的衬垫放置于透明培养皿中，加入酒精浸泡，之后取出所述衬垫放置于盛有酒精的超声清洗仪中超声处理20min；
④
氮气吹干残留液体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁悦，付玉好，左清源，皇甫倩倩，马晓凡，陈飞雨，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：