一種光控可變電容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電容器，具體的說是一種電容量能夠改變的光控可變電容器。
【背景技術(shù)】
[0002]光電技術(shù)在國民經(jīng)濟、軍事安全、科學(xué)研究等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。光電技術(shù)的物理基礎(chǔ)是各種光電效應(yīng)。通常，光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。外光電效應(yīng)指在光的照射下，金屬或半導(dǎo)體內(nèi)的電子逸出表面向外發(fā)射的現(xiàn)象，主要應(yīng)用有光電管和光電倍增管等。內(nèi)光電效應(yīng)指在光的照射下，半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電子-空穴對所引發(fā)的電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)比較復(fù)雜，常見的有光電導(dǎo)效應(yīng)、光伏效應(yīng)等。光電導(dǎo)效應(yīng)的主要應(yīng)用有光敏電阻、光電導(dǎo)攝像管等；光伏效應(yīng)的主要應(yīng)用有光伏電池、光(電)敏二極管、光(電)敏三極管等。
[0003]光電容效應(yīng)是一種內(nèi)光電效應(yīng)，指在光的照射下，半導(dǎo)體/絕緣體的介電常數(shù)或電容常數(shù)發(fā)生變化的現(xiàn)象。通常條件下，多數(shù)半導(dǎo)體/絕緣體的光電容效應(yīng)不顯著。但在較強輻射條件下(如航空航天)或者某些特殊材料(如ZnS-CdS、SrT13、有機聚合物)里，光電容效應(yīng)非常顯著[H.Kallman, B.Kramer, and A.Perlmutter, Phys.Rev.89,700(1953) ；S.Kronenberg and C.A.Accardo, Phys.Rev.101, 989 (1956) ；T.Hasegawa,S.Mouri，Y.Yamada, and K.Tanaka, J.Phys.Soc.Jpn 72, 41 (2003)]。在精密電子儀器設(shè)計中，有必要考慮光電容效應(yīng)的影響。例如，航空/航天儀器中的電容元件在太陽光照射下可能發(fā)生電容數(shù)值的較大改變，進而影響甚至破壞儀器的正常工作狀態(tài)，因此需要對其電容元件做必要的避光防護。在太陽能光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，光電容效應(yīng)也有著重要潛在應(yīng)用[R.W.Glazebrook and A.Thomas, J.Chem.Soc.Faraday Trans.1178，2053 (1982)]。
[0004]在某些特殊的氧化物半導(dǎo)體中，如金紅石相1102、11102、￥03』&1103、3^103等，存在小極化子類型的載流子。所謂小極化子指半導(dǎo)體中電子/空穴與其周邊小范圍的晶格發(fā)生強烈耦合而形成的一種準(zhǔn)粒子。在強烈的電子-聲子耦合作用下，小極化子類型半導(dǎo)體能帶邊的光生電子/空穴將衰變?yōu)槲挥趲吨械男O化子[G.L.Li, W.X.Li, and C.Li,Phys.Rev.B 82, 235109 (2010)]。與普通半導(dǎo)體比較，小極化子類型半導(dǎo)體具有一些特殊的光電效應(yīng)，如光伏效應(yīng)[李國嶺、李立本、王丹丹、曹京曉、王趙武，一種基于界面極化子效應(yīng)的半導(dǎo)體太陽能電池及其制備方法，ZL201210028953.X，2014.06]。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電容量能夠改變的光控可變電容器。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種光控可變電容器，該光控可變電容器包括控制部分和光敏電容，所述控制部分設(shè)有LED光源、為LED光源供電的電源和接在供電線路中的可變電阻器，所述光敏電容具有介電材料層，該介電材料層由具有小極化子效應(yīng)的光敏材料制成，在介電材料層的兩側(cè)均依次設(shè)有導(dǎo)電層和封裝層，所述介電材料層一側(cè)或兩側(cè)的導(dǎo)電層及封裝層由透光材料構(gòu)成，以便使LED光源發(fā)出的光線能夠透過導(dǎo)電層及封裝層照射在介電材料層上，并通過調(diào)整可變電阻器的阻值改變LED光源的光線強度，從而改變介電材料層的介電常數(shù)。
[0007]所述LED光源的供電線路中接有用于測量其供電電流的電流計。
[0008]所述的光敏材料為金紅石相二氧化鈦、鈦酸鋇或鈦酸鍶。
[0009]所述的封裝層為玻璃板，導(dǎo)電層為附在玻璃板上的導(dǎo)電膜。
[0010]所述的封裝層為玻璃板，導(dǎo)電層由附在玻璃板上的導(dǎo)電膜和鍍在介電材料層表面的導(dǎo)電銀漿構(gòu)成。
[0011]所述介電材料層兩側(cè)的導(dǎo)電層分別連接有正極引線和負(fù)極引線。
[0012]所述的介電材料層由具有小極化子效應(yīng)的光敏材料經(jīng)壓制成型后燒制而成。
[0013]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，常用的介電材料如Ti02、BaT13、51'1103等，屬于小極化子類型半導(dǎo)體。在光照條件下，該類介電材料里的光生小極化子將顯著增強其介電常數(shù)。由該類介電材料組成的電容器可作為光敏電容器，具有重要的工業(yè)應(yīng)用和學(xué)術(shù)研究價值。
[0014]當(dāng)入射光的能量大于半導(dǎo)體帶隙時，半導(dǎo)體價帶電子將被激發(fā)到導(dǎo)帶。處于導(dǎo)帶中的電子在聲子協(xié)助下，將在10 12 s時間尺度內(nèi)衰減到導(dǎo)帶底，成為光生載流子。對于普通半導(dǎo)體，光生電子/空穴的壽命為10 9 s量級。對于小極化子類型的半導(dǎo)體，導(dǎo)帶中的電子將停留在能量更低的小極化子能級上而非導(dǎo)帶底。處于小極化子能級的載流子其壽命相對較長(10 3 s甚至s量級)。
[0015]介電測量的頻率范圍通常為102—106 Hz，對應(yīng)的介電響應(yīng)時間為10 6— 10 2 S。因此普通半導(dǎo)體中光生載流子的壽命相對上述特征時間太短，如果不考慮空間電荷極化效應(yīng)，光生載流子對介電常數(shù)的貢獻可以忽略。但對于小極化子類型的半導(dǎo)體而言，其光生載流子即小極化子的壽命相對該特征時間足夠長。另外，小極化子之間或者小極化子與晶格中的離子之間會形成電偶極子。在外電場作用下，這些電偶極子可以發(fā)生定向排列。因此，在小極化子類型的半導(dǎo)體中，光照可以提高半導(dǎo)體內(nèi)的電偶極子濃度，進而增大介電常數(shù)。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:提供了一種光控可變電容器，該電容器的電容大小可以通過照射光線的強度來調(diào)節(jié)，通過控制部分的電源激發(fā)合適的LED光源，用LED光源產(chǎn)生的光來控制電容器電容的大小，可用作各類電子器件的調(diào)頻部件，或者用來制作光電探測器。
【附圖說明】
[0017]圖1是光控可變電容器的示意圖。
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