[发明专利]基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料及其传感器制备方法和应用

权利要求书

1.基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料，其特征在于该基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料具有p-n结结构，在n型铌掺杂钛酸锶基片上采用激光脉冲沉积有厚度为5～20nm的p型镍酸盐氧化物层，其中所述的p型镍酸盐氧化物为镍酸钕、镍酸钐或镍酸钆。

2.根据权利要求1所述的基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料，其特征在于铌掺杂钛酸锶基片中Nb掺杂的质量浓度为0.05％～0.5％。

3.基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料的传感器制备方法，其特征在于该方法是按下列步骤实现：

一、按照化学计量比为1：2将稀土氧化物粉末和NiO粉末充分混合，混合粉末压片成型，然后在900～1000℃下烧结预处理，再在高纯氧气气氛中以1100～1400℃的温度烧结处理，得到稀土镍酸盐氧化物靶材；

二、将Nb:SrTiO₃基片依次置于去离子水、丙酮和无水乙醇中超声清洗10～20min，得到清洗后的Nb:SrTiO₃基片；

三、将本底真空抽至2.5～3.5×10^-4Pa，以清洗后的Nb:SrTiO₃基片作为沉积衬底，通入高纯氧控制气压为0.01～60Pa，调节Nb:SrTiO₃基片的温度为600～650℃，采用准分子激光器辐照稀土镍酸盐氧化物靶材，控制单脉冲能量为150～200mJ，脉冲频率为3～8Hz进行脉冲激光沉积稀土镍酸盐氧化物薄膜，沉积结束后原位保温，最后自然冷却到室温状态，得到稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶异质结材料；

四、采用磁控溅射法分别在稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶异质结材料中的稀土镍酸盐氧化物薄膜表面和Nb:SrTiO₃基片的背面镀上金电极，得到基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶异质结材料的传感器；

其中步骤一所述的稀土氧化物为Nd₂O₃、Sm₂O₃或Gd₂O₃。

4.根据权利要求3所述的基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料的传感器制备方法，其特征在于步骤一中所述的稀土氧化物粉末和NiO粉末的粒径为100～200nm。

5.根据权利要求3所述的基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料的传感器制备方法，其特征在于步骤一在高纯氧气气氛中以1300～1400℃的温度烧结处理10～14h。

6.根据权利要求3所述的基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料的传感器制备方法，其特征在于步骤三沉积稀土镍酸盐氧化物薄膜的厚度为5～20nm。

7.根据权利要求3所述的基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料的传感器制备方法，其特征在于步骤三采用准分子激光器辐照稀土镍酸盐氧化物靶材，控制单脉冲能量为200mJ，脉冲频率为5Hz进行脉冲激光沉积稀土镍酸盐氧化物薄膜。

8.根据权利要求3所述的基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料的传感器制备方法，其特征在于步骤四预先分别在稀土镍酸盐氧化物薄膜表面和Nb:SrTiO₃基片的背面覆盖有栅网，本底真空抽至5×10^-4Pa，采用磁控溅射法分别在稀土镍酸盐氧化物薄膜表面和Nb:SrTiO₃基片的背面镀上10nm厚的金电极。

9.如权利要求3制备的基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料的传感器的应用，其特征在于将基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶异质结材料的传感器作为传感元件应用于自驱动紫外光电探测器中。

10.如权利要求3制备的基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶的异质结材料的传感器的应用，其特征在于将基于稀土镍酸盐-铌掺杂钛酸锶异质结材料的传感器作为传感元件应用于位敏传感器中。