[发明专利]一种半导体传感器及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体传感器及这种器件的制备方法。本发明所述的半导体传感器是指一种用于紫外探测的传感器。

背景技术

紫外探测是继红外探测和激光探测之后发展起来的一项新兴探测技术，在军用和民用领域都具有非常广大的应用前景。军用方面，20世纪80年代后期国外已开始紫外技术的军用研究，并已取得一定的进展。美海军C-130S直升机和P-3S运输机上就有世界上第一台紫外线告警器AAR-47，并在1991年海湾战争中投入实战，目前美国军方正在积极资助新型紫外探测器的研制，仅白玉兰光学技术公司就获得了125万美元的经费用于这方面的研究，参见柯边，《航天电子对抗》(2)，47，2001。民用方面，在医学、生物学方面，特别是近几年在皮肤病诊断方面，紫外探测技术有着独特的应用效果。利用紫外探测技术在检测诊断皮肤病时可直接看到病变细节，也可用它来检测癌细胞、微生物、血色素、红血球、白血球、细胞核等，这种检测不但迅速、准确，而且直观、清楚。参见：陈鹏，蒋献，Int J Dermatol Venereol，January 2007，Vol 33，No.1；徐弋青，王颖，Shanghai Nursing，Jul.2009，Vol.9，No.4；张锐利，董岩，高金莲，J ClinDermatol，October 2006，Vo1.35，NO.10；张洪明毕志刚，国外医学皮肤性病学分册2003年第29卷第3期。

目前，紫外探测技术主要分为两类，分别是热探测器和光子探测器。热探测器是根据入射辐射的热效应引起探测材料某一物理性质变化而工作的一类探测器。探测材料因吸收入射紫外辐射，温度升高，可以产生温差电动势、电阻率变化、自发极化强度变化，或者气体体积与压强变化等，测量这些物理性质的变化，就能够测量被吸收的辐射功率。光子探测器是由于在光子的作用下，在半导体内部产生电子空穴对，从而改变其电性能，并测量光响应电流的变化量使其与紫外光子相对应的一种技术。

目前基于光子探测的紫外探测技术面临的主要问题有两方面。首先，光子照射产生的响应电流改变量非常微小，需要用昂贵的仪器来探测微小的电流信号。其次，光子照射半导体后，响应和回复时间较长，导致探测使用不便。对于第一个困难，目前的解决方案大致如下，R.S.Aga.Jr等人用CdTe量子点修饰氧化锌纳米线表面，使得光响应曲线大致提高了不到5nA，虽然光响应电流有所上升，但是探测nA级别的电流需要非常昂贵的仪器，参见R.S.Aga，Jr et.al，Appl.Phys.Lett.91，232108(2007)。J.H.He等人将氧化锌纳米带表面进行了功能化，并且使得电信号强度大幅度提高到基线的100倍，但是由于基线几乎为零，所以实际光子照射后的电信号还是非常微弱，而且功能化的流程繁琐，不利于大规模应用，参见J.H.He，J.Appl.Phys.102，084303(2007)。

发明内容

本发明提供一种可克服现有技术不足，制备工艺简单，制造成本低廉，重复性好，良好的生物兼容性，可提高光响应信号强度的半导体传感器，同时提供这种半导体传感器的制备方法。

本发明的半导体传感器由两个电极和位于两个电极之间的氧化锌纳米线并联集成。

本发明的这种半导体传感器的制备方法是：首先在第一基片上生长出一层垂直于基片表面的氧化锌纳米线阵列，然后将氧化锌纳米线阵列转移到由能承受光刻胶烘烤温度的绝缘材料构成的第二基片的表面，并使纳米线平行于第二基片表面，在第二基片有纳米线的面上旋涂光刻胶后烘干，然后将掩膜板上电极图形置于涂胶表面垂直于有取向的纳米线的两端且可盖住纳米线端部部分的位置进行曝光、显影，然后通过物理方法，如热蒸镀或者电子束蒸镀或者磁控溅射等方法，在光刻形成的电极区域内沉积至少一种导电金属制成电极，再将残留在电极、纳米线和基片上的光刻胶以及在光刻胶上附着的被溅射金属从基片上剥离，再在电极上连接导线，得到所需的器件。

作为本发明传感器制备方法的一个实施例，其所用的第二基片为玻璃片，先将玻璃片洗净吹干后，将硅片产物面正对玻璃片，对玻璃片施加大于100Pa的正压力，并在此压力下使硅片摩擦滑过玻璃片表面，使氧化锌纳米线转移到玻璃表面，在得到光刻电极图形后，通过磁控溅射溅射方法在纳米线端部沉积金属形成电极。

作为本发明传感器制备方法的另一个实施例，是在纳米线的一端溅射铝电极，在纳米线的另一端溅射钯电极，形成肖特基接触的传感器。