一种光电位移传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种光电位移传感器，至少包括：半导体衬底；形成于所述半导体衬底上的金属薄膜层；分别设置在所述金属薄膜层两端的第一电极和第二电极；分别与所述第一电极和第二电极连接的第一电极引线和第二电极引线；所述金属薄膜层包括单一金属或金属合金；本实用新型专利技术还可以包括形成在所述半导体衬底和所述金属薄膜层之间的氧化物层；所述氧化物层为氧化物半导体层或金属氧化物层。本实用新型专利技术通过将金属薄膜层作为光电位置传感器的光响应面，相对于目前的光电位移传感器来说，可以显著提高和改善光电位移传感器的线性度和灵敏度，同时本实用新型专利技术结构简单，适用于大规模工业生产应用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种光电位移传感器
本技术涉及探测器
，特别是涉及一种光电位移传感器。
技术介绍
位移传感器是把位移转换为电量的传感器，被广泛应用于工程建设、工业控制、仪器制造领域。位移传感器可以分为电感式位移传感器，电容式位移传感器，超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器，光电式位移传感器等。现在常用的位移传感器是电位器式位移传感器，它结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。但是它容易磨损，而且其输出特性呈阶梯形。同时由于机械式的电刷无法做到微米级别，所以其精度不高。目前高精度的位移传感器结构复杂、制作成本高、价格昂贵。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种光电位移传感器，来提高和改善光电位移传感器的线性度和灵敏度。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种光电位移传感器，至少包括半导体衬底；形成于所述半导体衬底上的金属薄膜层；分别设置在所述金属薄膜层两端的第一电极和第二电极；分别与所述第一电极和第二电极连接的第一电极引线和第二电极引线。可选地，所述金属薄膜层的厚度为lnnT50nm。可选地，所述金属薄膜层的厚度为5. 9nnT7. Onm。可选地,所述金属薄膜层包括单一金属或金属合金。可选地，所述单一金属为Ti、Co或Cu。可选地，还包括形成在所述半导体衬底和所述金属薄膜层之间的氧化物层。可选地，所述氧化物层为氧化物半导体层或金属氧化物层。可选地，所述氧化物半导体层为SiO2氧化物层或NiO氧化物层。可选地，所述金属氧化物层为TiO2氧化物层。可选地，所述氧化物层的厚度范围为O. lnnTl38nm。可选地，所述氧化物层的厚度范围为I. OnnTl. 5nm或O. 06ηπΓ0· 32nm。可选地，所述第一电极和所述第二电极之间的距离范围为O. 5mnTl5. Omm。可选地，所述第一电极和所述第二电极之间的距离范围为I. 5mnT5. Omm。可选地，还包括分别设置在所述金属薄膜层另外两端的第三电极和第四电极以及分别与所述第三电极和第四电极连接的第三电极引线和第四电极引线；所述第一电极和所述第二电极的连线与所述第三电极和所述第四电极的连线相垂直。可选地，所述的第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极采用金、 银、铝、铜、钼、铟或锡金金属材料，制成一个点或是一条线。如上所述，本技术的一种光电位移传感器，具有以下有益效果I、本技术通过将金属薄膜层作为光电位置传感器的光响应面，可以显著提高和改善光电位移传感器的线性度和灵敏度。2、本技术通过设置光电位置传感器中金属薄膜层的厚度、氧化物层的厚度以及金属薄膜层中的金属，使得光电位置传感器的线性度和灵敏度达到最优。3、本技术结构简单，适用于大规模工业生产应用。附图说明图I显示为本技术的一种光电位移传感器的实施例一的结构示意图。图2显示为本技术中Ti/Si结构的光电位移传感器的横向光伏效应图。图3显示为本技术中Co/Si结构的光电位移传感器的横向光伏效应图。图4显示为本技术中激光照射在金属薄膜层和半导体衬底面上时的横向光伏效应对比图。图5 图6显示为本技术中Ti/Si结构不同金属薄膜层厚度时的光电位移传感器的横向光伏效应图。图7显示为本技术中Ti/Si结构不同金属薄膜层厚度时的光电位移传感器的灵敏度理论值与实际值对比图。图8显示为本技术中Co/Si结构不同功率的激光照射时的光电位移传感器的灵敏度理论值与实际值对比图。图9显示为本技术中Co/Si结构不同波长的激光照射时的光电位移传感器的灵敏度理论值与实际值对比图。图10显示为本技术的一种光电位移传感器的实施例二的结构示意图。图11显示为本技术中Ti/Ti02/Si结构的光电位移传感器的横向光伏效应图。图12显示为本技术中Ti/Si02/Si结构的光电位移传感器的横向光伏效应图。图13显示为本技术中Cu/NiO/Si结构的光电位移传感器的横向光伏效应图。图14显示为本技术中Ti/Ti02/Si结构不同氧化物层厚度时的光电位移传感器的横向光伏效应图。图15显示为本技术中Ti/Ti02/Si结构不同氧化物层厚度时的光电位移传感器的灵敏度理论值与实际值对比图。元件标号说明I光电位移传感器11半导体衬底12金属薄膜层13氧化物层14第一电极15第二电极16第一电极引线17第二电极引线Vab从金属薄膜层输出的电压Vcd从半导体衬底输出的电压L1^L14横向光伏效应曲线ERl ER4实际横向光伏效应曲线TR1 TR4理论横向光伏效应曲线具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图I至图15。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，遂图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。尽管光电位移传感器已被广泛的应用，但是线性度和灵敏度两个最关键性能指标还有待提高。所以自从光电位移传感器出现以来，很多人就一直致力于探索新的材料和结构来制作光电位移传感器，来提高和改善光电位移传感器的性能。有鉴于此，本技术提供一种光电位移传感器，来提高和改善光电位移传感器的线性度和灵敏度。以下将详细阐述本技术的一种光电位移传感器的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本技术的一种光电位移传感器。第一实施例如图I所示，本技术提供一种光电位移传感器，所述光电位移传感器I至少包括半导体衬底11、形成于所述半导体衬底11上的金属薄膜层12、分别设置在所述金属薄膜层12两端的第一电极14和第二电极15以及分别与所述第一电极14和第二电极15连接的第一电极引线16和第二电极引线17。一般来说，薄膜材料的制备主要有物理气相沉积和化学气相沉积两种方法。物理气相沉积技术主要包括真空蒸发(电子束蒸发、激光束蒸发等)、溅射镀膜以及在它们基础上发展起来的分子束外延(MBE)等；化学气相沉积技术主要包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)等。我们薄膜的制备方法采用的是溅射镀膜，常用的溅射方法有直流磁控溅射、射频磁控溅射、三极溅射和离子束溅射等。本实施例中，采用超高真空磁控与离子束联合溅射设备进行直流磁控溅射的方法将所述金属薄膜层 12沉积在半导体衬底11上。直流磁控溅射是制备磁性薄膜材料的一种重要的技术手段，目前已经应用于许多生产实际中。采用直流磁控溅射方法制备薄膜有许多优点1、沉积获得的薄膜厚度比较均匀；2、薄膜与衬底结合情况较好；3、薄膜沉积率较高；4、沉积的薄膜可以较好地保持靶材的理想化学配比；5、容易控制薄膜厚度。所述半导体衬底11可以从Si、GaAs、Al2O3等半导体材料中选取制备，在本实施例中，所述半导体衬底11采用η型的单晶娃半导体。所述半导体衬底11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电位移传感器，其特征在于，至少包括：?半导体衬底；?形成于所述半导体衬底上的金属薄膜层；?分别设置在所述金属薄膜层两端的第一电极和第二电极；?分别与所述第一电极和第二电极连接的第一电极引线和第二电极引线。

【技术特征摘要】
1.一种光电位移传感器，其特征在于，至少包括半导体衬底；形成于所述半导体衬底上的金属薄膜层；分别设置在所述金属薄膜层两端的第一电极和第二电极；分别与所述第一电极和第二电极连接的第一电极引线和第二电极引线。2.根据权利要求I所述的光电位移传感器，其特征在于所述金属薄膜层的厚度为 lnm 50nmo3.根据权利要求2所述的光电位移传感器，其特征在于所述金属薄膜层的厚度为.5.9nm 7· Onm04.根据权利要求1、2或3所述的光电位移传感器，其特征在于所述金属薄膜层包括单一金属或金属合金。5.根据权利要求4所述的光电位移传感器，其特征在于所述单一金属为Ti、Co或Cu。6.根据权利要求I所述的光电位移传感器，其特征在于还包括形成在所述半导体衬底和所述金属薄膜层之间的氧化物层。7.根据权利要求6所述的光电位移传感器，其特征在于所述氧化物层为氧化物半导体层或金属氧化物层。8.根据权利要求7所述的光电位移传感器，其特征在于所述氧化物半导体层为SiO2 氧化物层或NiO氧化物层。9.根据权利要求7所述的光电位移传感器，其特征在于所述金属氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，俞崇祺，黄旭，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：实用新型
国别省市：