專利名稱：MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器，采用雙溫區(qū)化學(xué)氣相沉積方法制備MgZnO納米線陣列，由此獲得MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器，其響應(yīng)度高于現(xiàn)有MgZnO納米線紫外光電探測(cè)器，屬于半導(dǎo)體光電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
紫外探測(cè)是繼紅外探測(cè)之后的又一項(xiàng)軍民通用的光電探測(cè)技術(shù)，尤其在紫外告警、紫外制導(dǎo)、火焰?zhèn)鞲小怏w探測(cè)與分析、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，MgZnO寬禁帶半導(dǎo)體材料是理想的紫外光電探測(cè)器材料之一，其形態(tài)包括MgZnO薄膜和MgZnO納米線。MgZnO三元合金是由ZnO和MgO按一定的組分固溶而成，當(dāng)MgO組分較低時(shí) 為六方結(jié)構(gòu)，反之則為立方結(jié)構(gòu)。不論是MgZnO薄膜還是MgZnO納米線，理論上通過(guò)改變Mg含量可以實(shí)現(xiàn)在3. 3 7. 8 eV范圍內(nèi)的帶隙連續(xù)可調(diào)。同時(shí)，MgZnO三元合金還具有與之相匹配的襯底以及穩(wěn)定的化學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得MgZnO紫外光電探測(cè)器能夠應(yīng)用于許多方面，例如環(huán)境污染監(jiān)控，火焰光電探測(cè)，紫外預(yù)警，以及通訊等。然而，MgZnO薄膜紫外光電探測(cè)器的響應(yīng)度比較低，如只有O. 2 Α/ff ;另外，現(xiàn)有MgZnO納米線紫外光電探測(cè)器由于納米線呈散亂倒伏狀態(tài)，致使探測(cè)器上電極與MgZnO納米線接觸不良，這不僅使得響應(yīng)度降低，而且還導(dǎo)致響應(yīng)度不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提高M(jìn)gZnO紫外光電探測(cè)器的響應(yīng)度，為此，我們發(fā)明了一種MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器。本發(fā)明之MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器下電極位于硅襯底背面，MgZnO納米線分布在娃襯底正面，上電極位于MgZnO納米線上面,并與MgZnO納米線歐姆接觸,其特征在于，所述MgZnO納米線豎直等高、整齊分布,構(gòu)成MgZnO納米線陣列。本發(fā)明其技術(shù)效果在于，由于MgZnO納米線豎直等高、整齊分布,有更多的MgZnO納米線與上電極形成良好穩(wěn)定的歐姆接觸，光電流增益大，探測(cè)器響應(yīng)度因此而提高且穩(wěn)定。如采用雙溫區(qū)化學(xué)氣相沉積方法制備帶隙寬度為帶隙寬度為4. 20eV的MgZnO納米線陣列，進(jìn)而制作具有自下而上依次為下電極、硅襯底、MgZnO納米線陣列、上電極這一垂直結(jié)構(gòu)的MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器，在5V偏壓下探測(cè)器暗電流Idart小于108 μΑ，其最短光響應(yīng)截止邊W達(dá)到310 nm，響應(yīng)峰值在269 nm處，響應(yīng)度R達(dá)到107 A/W，并且紫外可見(jiàn)抑制比310nm/420nm大于3個(gè)量級(jí)。


附圖是本發(fā)明之MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖，該圖同時(shí)作為摘要附圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明之MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器下電極I位于硅襯底背面，見(jiàn)附圖所示，下電極I為30(T600 nm厚的銦膜，如500 nm,銦膜與硅襯底2具有良好的歐姆接觸。MgZnO納米線3分布在娃襯底2正面。上電極4位于MgZnO納米線3上面,并與MgZnO納米線3歐姆接觸，上電極4為ITO導(dǎo)電玻璃。所述MgZnO納米線3豎直等高、整齊分布，構(gòu)成MgZnO納米線陣列,MgZnO納米線4高度為400 800nm,如500nm。MgZnO納米線3中的Mg組分與Zn組分的摩爾百分比為(I 41) : (99 59)，如Mg組分41 %、Zn組分59 %。上電極4IT0導(dǎo)電玻璃的下表面與MgZnO納米線3的上端歐姆接觸。上電極4IT0導(dǎo)電玻璃由絕緣支撐物5自硅襯底3正面墊起，避免壓倒MgZnO納米線3。下面通過(guò)MgZnO納米線陣列的制備以及MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器的制作，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。采用雙溫區(qū)化學(xué)氣相沉積的方法制備MgZnO納米線陣列。采用雙溫區(qū)化學(xué)氣相沉積管式爐，Zn源區(qū)為低溫區(qū)，溫度為50(T520°C;如520°C ,Mg源區(qū)為高溫區(qū)，溫度為600 700 V，如650°C。Mg源為純度99. 99 %的Mg粉，Zn源為純度99. 99 %的Zn粉，Mg粉與Zn粉總質(zhì)量為I. 5 g0 Mg源和Zn源摩爾比為(廣3) : (3 19)，如2:3。升溫速率為10 °C/min，通入純度為99. 999 %的N2與O2的混合載氣，流量比為99:1，當(dāng)?shù)蜏貐^(qū)、高溫區(qū)達(dá)到各自的溫度后保溫O. 5小時(shí)，在此期間在硅襯底2的(111)方向上制備出MgZnO納米線3豎直等高、整齊分布的MgZnO納米線陣列，見(jiàn)附圖所示。MgZnO納米線4高度為400 800鹽，如500nm。MgZnO納米線3中的Mg組分與Zn組分的摩爾百分比為(I 41) : (99 59)，如Mg組分41 %、Zn組分59 %。之后制作MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器。第一步采用真空熱蒸發(fā)的方法，在硅襯底2背面上蒸鍍30(T600 nm厚的銦膜作為下電極1，如500 nm。第二步在MgZnO納米線陣列上面覆蓋ITO導(dǎo)電玻璃作為上電極4，上電極4IT0導(dǎo)電玻璃的下表面與MgZnO納米線3的上端歐姆接觸，并且，上電極4IT0導(dǎo)電玻璃由絕緣支撐物5自硅襯底3正面墊起，見(jiàn)附圖所示，避免壓倒MgZnO納米線3。至此制作完成具有自下而上依次為下電極I、硅襯底
2、MgZnO納米線陣列、上電極4這一垂直結(jié)構(gòu)的MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器。通過(guò)對(duì)所制備的MgZnO納米線陣列進(jìn)行XRD表征，呈現(xiàn)六方結(jié)構(gòu)，沒(méi)有出現(xiàn)立方相。利用微區(qū)光致發(fā)光譜測(cè)量，經(jīng)過(guò)計(jì)算，帶隙寬度為3. 3^7. 8 eV范圍內(nèi)的某一值，如4. 20eV。通過(guò)半導(dǎo)體測(cè)試儀對(duì)所制作的MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器進(jìn)行測(cè)試，得到了具有整流效應(yīng)的肖特基型I-V曲線，在5 V偏壓下探測(cè)器暗電流Idart小于108 1200 μΑ范圍內(nèi)的某一值，如小于108 μΑ，其光響應(yīng)截止邊W為31(T360 nm范圍內(nèi)某一值，如最短為310nm,響應(yīng)峰值位于269 351 nm范圍內(nèi)某一值處，如位于269 nm處，響應(yīng)度R達(dá)到107 320A/W范圍內(nèi)的某一值，如107 A/W，紫外可見(jiàn)抑制比為31(T360nm/420nm，如310nm/420nm大于3個(gè)量級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器,下電極位于娃襯底背面,MgZnO納米線分布在娃襯底正面，上電極位于MgZnO納米線上面,并與MgZnO納米線歐姆接觸,其特征在于,所述MgZnO納米線豎直等高、整齊分布,構(gòu)成MgZnO納米線陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器,其特征在于,MgZnO納米線(4)高度為 40(T800nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器,其特征在于,MgZnO納米線(3)中的Mg組分與Zn組分的摩爾百分比為(I 41) : (99^59)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器，其特征在于，上電極(4)的下表面與MgZnO納米線(3)的上端歐姆接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器，其特征在于，上電極(4)由絕緣支撐物(5)自硅襯底(3)正面墊起。
全文摘要
MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器，采用雙溫區(qū)化學(xué)氣相沉積方法制備MgZnO納米線陣列，由此獲得MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器，其響應(yīng)度高于現(xiàn)有MgZnO納米線紫外光電探測(cè)器，屬于半導(dǎo)體光電技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明之MgZnO納米線陣列紫外光電探測(cè)器下電極位于硅襯底背面，MgZnO納米線分布在硅襯底正面，上電極位于MgZnO納米線上面，并與MgZnO納米線歐姆接觸，其特征在于，所述MgZnO納米線豎直等高、整齊分布，構(gòu)成MgZnO納米線陣列。本發(fā)明用于環(huán)境污染監(jiān)控、火焰光電探測(cè)、紫外預(yù)警以及通訊等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B82Y15/00GK102881762SQ20121039526
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者蔣大勇, 趙曼, 梁慶成, 高尚, 趙建勛, 秦杰明 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)