[发明专利]基于二氧化钛纳米棒阵列/硅异质结的紫外光探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于二氧化钛纳米棒阵列/硅异质结的紫外光探测器及其制备方法，其中，采用具 有紫外敏感性的二氧化钛/硅异质结材料，主体结构是二氧化钛纳米棒阵列薄膜(3)和n型 硅基底(5)形成的n-n同型异质结；其中，n型硅基底(5)上保留自然氧化的二氧化硅层(4)， 二氧化钛纳米棒阵列表面镀有透光金属层电极薄膜(2)；透光金属层电极薄膜(2)上制备 铟点电极(1)，在n型硅基底(5)上与二氧化硅层(4)相对的一侧表面上形成铟金属层(6) 作为另一电极；

连接正电极铟点电极(1)和负电极铟金属层(6)，并串联吉时利数字源表2602B(7)； 电压为-2伏特；

二氧化钛纳米棒阵列/硅异质结从无光向有光转换时，电流变化较大，表现出了良好的 紫外光敏感性；反向电压下，该异质结在不同紫外光功率下光电流变化明显，且随着光功率 的增大，光电流增大，当反向电压大于2伏特时，光电流趋于稳定；在反向电压2伏特时， 光电流与暗电流之比最大，响应时间和恢复时间均在～0.01秒；该异质结在365nm紫外光下， 光电流大于在其他波长单色光下的光电流，表现出较好的紫外敏感性；该异质结在紫外光下 的开关比为5700％，大于在其他波长单色光下的开关比，该器件表现出较好的紫外探测性。

2.如权利要求1所述的基于二氧化钛纳米棒阵列/硅异质结的紫外光探测器及其制备方 法，

其特征在于：二氧化钛纳米棒阵列薄膜(3)的厚度为100-600纳米，透光金属层电极薄 膜(2)的厚度为10～30纳米，n型硅基底(5)的厚度为0.5-2毫米，n型硅基底(5)的电阻 率为1-3欧姆厘米。

3.如权利要求1所述的基于二氧化钛纳米棒阵列/硅异质结的紫外光探测器及其制备方 法，

其特征在于：透光金属电极层可以是钯、铜等；铟电极可以是铝、锡等；铟点电极是正 极，铟金属层是负极。

4.如权利要求1所述的基于二氧化钛纳米棒阵列/硅异质结的紫外光探测器及其制备方 法，其制备方法步骤如下：

(1)首先用去离子水在超声波中清洗硅片10～20分钟，然后用丙酮在超声波中清洗硅片 10～20分钟，最后再用无水乙醇清洗硅片10～20分钟；烘干后，再次重复上清洗过程；

(2)将清洗好的型n硅基底放入旋涂仪，抽真空后在保持持续通入氮气的背景下进行旋涂， 旋涂时转速为5000～10000转每秒，旋涂时间为40～60秒，得到二氧化钛薄膜；

(3)将制备好的二氧化钛纳米薄膜/硅基片放入管式电阻炉中在温度为800摄氏度下氮气 气氛中退火，温度上升速率为4摄氏度每分钟，至800摄氏度时保持2小时，得到二氧化钛 纳米点薄膜/硅异质结；

(4)将退火后的二氧化钛纳米点薄膜/硅基片放入盛有浓盐酸(质量分数为36.5％-38％)和 钛酸四丁酯溶液(比例为30:1)的聚四氟乙烯反应釜中进行水热诱导生成二氧化钛纳米棒阵 列，背景温度为120～160摄氏度，水热时间为0.5～2小时，得到二氧化钛纳米棒阵列/硅异质 结；

(5)将制备好的二氧化钛纳米棒阵列/硅基片放入溅射室，利用抽真空系统使溅射室处于真 空状态，直到背景真空达到目标真空度0.5～2.5×10^-4帕；

(6)在维持3帕压强的前提下，向溅射室中通入氩气，待气压稳定后，开始金属钯溅射， 其钯靶纯度为99.9％(质量分数)，溅射直流电压、溅射直流电流和溅射时间分别为0.26千 伏、0.20安培和1～3分钟；再次利用抽真空系统使背景真空达到1×10^-4～2×10^-4帕，2小时后， 取出样品。

5.如权利要求4所述的基于二氧化钛纳米棒阵列/硅异质结的紫外光探测器及其制备方 法，其特征在于：步骤(3)中所述的二氧化钛纳米点薄膜是利用二氧化钛薄膜经过800摄氏 度退火而成。

6.如权利要求4所述的基于二氧化钛纳米棒阵列/硅异质结的紫外光探测器及其制备方 法，其特征在于：步骤(4)中所述的二氧化钛纳米棒阵列(3)利用水热法制备而成。

7.如权利要求4所述的基于二氧化钛纳米棒阵列/硅异质结的紫外光探测器及其制备方 法，其特征在于：步骤(6)中的透光金属层电极薄膜(2)是在室温条件下。