一种氧化锌纳米线阵列紫外光电探测器的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103579415103579415A(43)申请公布日2014.02.12(21)申请号201310499193.5(22)申请日2013.10.22(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞瑜路1037号(72)发明人高义华张翔晖韩祥云苏俊张旗(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人朱仁玲(51)Int.Cl.H01L31/18(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图3页附图3页(54)发明名称一种氧化锌纳米线阵列紫外光电探测器的制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于氧化锌纳米线阵列的紫外光电探测器，属于光电子器件领域。本发明利用化学气相沉积技术，通过调节双温区管式炉装中真空压力等实验参数，在氮化镓衬底上实现氧化锌纳米线阵列的均匀可控生长，然后利用透明导电玻璃直接贴压法，得到对365nm紫外光具有毫秒量级的快速响应和恢复时间的紫外光电探测器。本方法工艺简单，材料成本低廉，在快速紫外光电传感器和短波长光电器件领域有广泛的运用前景。CN103579415ACN1035794ACN103579415A权利要求书1/1页1.一种氧化锌纳米线阵列紫外光探测器的制备方法，其特征在于包括：1）利用化学气相沉积法，在本征或者p型导电的氮化镓薄膜上生长氧化锌纳米线阵列；2）用导电玻璃和所述氧化锌纳米线阵列直接接触。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中所述步骤1）包括：准备氮化镓基片，依次用乙醇、丙酮和去离子水超声清洗十分钟，之后用干燥氮气吹干；在上述氮化镓基片上采用电子束蒸发5～10nm的金薄膜，用来作为氧化锌纳米线阵列生长的催化剂；采用双温区化学气相沉积方法制备氧化锌纳米线阵列，调节实验参数，控制氧化锌纳米线的直径和长度。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中所述步骤2）具体为：用两片透明导电玻璃或者中间腐蚀出一定不导电宽度的一片透明导电玻璃，压在氧化锌纳米线阵列上，在导电玻璃两端引出电极连接电学测试设备。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中氧化锌纳米线阵列需要具有大于1cm*1cm的面积，直径和长度均匀并且垂直于基底生长。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中所述的导电玻璃可以是镀有ITO或者FTO透明导电层，用腐蚀方法在导电玻璃上制作5-10微米宽的绝缘层。6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中采用碳粉和氧化锌粉末作为氧化锌纳米线阵列生长的原料。7.根据权利要求7所述的制备方法，其中采用36mm内径，长度120cm的石英管，所述实验参数为：氧化锌和碳粉质量0.15g，真空压力100～2500Pa，氧气流量1sccm，氩气流量49sccm，原料温区温度1000℃，氮化镓衬底温度880℃，升温速率50℃/min，温度保持时间30min。2CN103579415A说明书1/3页一种氧化锌纳米线阵列紫外光电探测器的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种基于氧化锌纳米线阵列的紫外光电探测器，属于光电子器件领域。背景技术[0002]紫外光电探测器是一种探测紫外光辐照的光电器件，在环境监测和保护，导弹发射探测，紫外光通讯，生物医学研究，以及天文学等领域有广泛的运用。传统的紫外光探测器用真空管或者单晶硅等感光材料和滤波片组成，探测的波长选择性不好，灵敏度不高。最近发展起来的第三代宽禁带半导体材料，包括氮化镓（GaN），氧化锌（ZnO）和碳化硅（SiC）等，由于具有较大的禁带宽度对应于紫外光波段，具有良好的波长选择性，成为目前紫外光电探测器的主要感光材料。[0003]氧化锌（ZnO）是直接带隙的半导体材料，能带宽度3.37eV，对应波长380nm，具有优良的光电转换特性。相比GaN和SiC材料，ZnO具有无毒，制备工艺简单和价格低廉等特点。半导体材料晶体的质量决定着材料的紫外光电探测性能，制备高响应强度和超快时间灵敏度的紫外光电探测器，要求感光材料具有高的晶体质量。目前传统工艺制备的氧化锌块材或者薄膜都无法得到高质量的单晶晶体，限制了其在紫外光电探测方面的运用。一维纳米结构的氧化锌材料（如纳米线，纳米棒，纳米管等等）通常是单晶材料，晶体质量高，缺陷少，是理想的光电响应材料。有研究表明单根氧化锌纳米线的紫外光电响应和恢复时间为20-80毫秒[1]，光电流响应强度2.6×103A/W[2]，性能优异。但是单根纳米线的紫外光电探测器的制备工艺复杂，需要昂贵的电子束刻蚀技术和复杂的电极蒸发工艺，而且单根纳米线器件的工作电流在纳安级，需要精密复杂的电压电流测试设备。这些都限制了单根氧化锌纳米线紫外光探测器的实用化。发明内容[0004]本发明的目的