[发明专利]一种高灵敏度半导体纳米紫外光探测器的制备方法

说明书

本发明公开了一种高灵敏度半导体纳米紫外光探测器的制备方法，先制备二维超薄结构单晶ZnO纳米材料；将二维超薄结构单晶ZnO纳米材料从生长衬底转移；将二维超薄结构单晶ZnO纳米材料与有机溶液或去离子水混合；超声分散二维超薄结构单晶ZnO纳米材料的溶液；将所述二维超薄结构单晶ZnO纳米材料溶液涂覆在半导体、绝缘、导电的衬底表面；沿所述二维超薄结构单晶ZnO纳米材料米材料长度方向，两端镀制金属导电电极；利用掩膜版遮挡二维超薄结构单晶ZnO纳米材料，镀制绝缘氧化物覆盖层，形成绝缘氧化物半遮盖或者对称遮盖结构，得到二维超薄结构单晶ZnO纳米紫外光探测器。本发明具有结构简单、体积小、响应快、灵敏度高等特点。

技术领域

本发明属于电学领域，涉及一种功能器件，具体来说是一种高灵敏度半导体纳米紫外光探测器的制备方法。

背景技术

紫外光探测器具有结构简单、体积小、重量轻、工作环境要求低、无电磁波辐射、抗干扰能力强等优点，广泛应用于通信、预警、导航、传感、环境检测及气体探测分析等领域，具有较大的应用价值。传统的光电倍增管型紫外光探测器，具有较低的暗电流和较高的响应度，但操作电压较高，器件体积较大且造价较高；Si基光电二极管型紫外光探测器，体积小，制作成本也较低，但Si材料禁带宽度较小，对可见光和红外有较高响应，必须附加滤波片过滤可见和红外光，导致其探测效率较低。宽禁带半导体材料具有较大的禁带宽度，对可见光无响应，并具有热导率高、击穿电场高、电子饱和飘移速率大、化学稳定性好、抗辐射能力强等优点，非常适合用于制作体积小、重量轻、高频率、抗干扰能力强、耐高温高压的高效紫外光探测器。宽带隙半导体材料包括GaN、SiC、ZnO、ZnS、ZnSe、AlN、GaN、InN等，用于紫外光探测器的关键是提高对紫外光的响应度和灵敏度、减少响应恢复时间以及提高光电流稳定性。基于此，提高宽禁带半导体材料的结晶质量、改善半导体材料的比表面积、制作合适的接触电极，成为制作高效半导体紫外光探测器的关键技术。

ZnO具有较大的禁带宽度（3.37 eV）、较高电子迁移率以及高的激子复合能（60meV），是一种非常有前途的紫外光探测器材料。但ZnO材料本身具有较多的氧空位和锌间隙等固有缺陷，使其平衡载流子浓度较高，导致多数ZnO紫外光探测器存在暗电流过大、响应恢复速度慢、光电流稳定性差等问题。通过设计肖特基接触、形成异质结、制作金属-半导体-金属结构以及场效应光电晶体管等方法，可以降低ZnO紫外光探测器的暗电流，并降低响应时间；但相对复杂的结构设计、繁琐的原材料及器件制作过程、以及较高的测试要求和工作条件，不仅使得ZnO紫外光探测器的结构复杂，同时增加了器件的体积，使其难以实现与其它MEMS器件集成，并明显地增加了ZnO紫外光探测器的生产成本，极大地限制了ZnO紫外光探测器的实际应用。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种高灵敏度半导体纳米紫外光探测器的制备方法，所述的这种高灵敏度半导体纳米紫外光探测器的制备方法要解决现有技术中制备的ZnO紫外光探测器存在暗电流过大、响应恢复速度慢、光电流稳定性差的技术问题。

本发明提供了一种高灵敏度半导体纳米紫外光探测器的制备方法，包括如下步骤：

1)一个制备二维超薄结构单晶ZnO纳米材料的步骤，采用化学气相沉积法、水热法、磁控溅射法、电子束蒸发、或者分子束外延法方法制备；

2)采用超声分散、旋涂有机薄膜以及高纯气体吹扫方法，将所述的二维超薄结构单晶ZnO纳米材料从生长衬底转移；

3)将所述的二维超薄结构单晶ZnO纳米材料与乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二氯甲烷、辛烷、异丙醇有机溶液、或去离子水混合，所述的二维超薄结构单晶ZnO纳米材料与有机溶液或去离子水的质量比1:1~1:100；

4)超声分散步骤3）所述二维超薄结构单晶ZnO纳米材料的溶液，超声功率为1~100W，时间为1~600 s；