[发明专利]氮掺杂氧化镍-氧化锌近紫外光探测器

说明书

本发明公开了一种氮掺杂氧化镍‑氧化锌近紫外光探测器，具有如下的结构：Ag/NiO:N/ZnO/FTO导电玻璃，其中FTO为掺氟的氧化铟。这种探测器提高了NiO中的载流子浓度，增加了电导率，增强了内建电场，另一方面，减少了禁带宽度，吸收波长向长波方向移动，对微弱UVA近紫外光有较高的灵敏度。

技术领域

本发明涉及一种氮掺杂氧化镍-氧化锌近紫外光探测器，属于光电探测器技 术领域。

背景技术

紫外探测技术在导弹预警、制导、紫外通讯、高压电晕监测、火焰探测、污 染检测、太阳照度检测等军事和民用领域有着广泛的应用，是红外和激光探测技 术之后快速发展的军民两用光电探测技术。目前最常用的紫外探测器是硅基探测 器，但由于硅的禁带宽度比较窄，为了避免可见光和近红外光等低能量辐射对探 测器的响应，通常要钝化层和滤光层，这会导致器件的有效面积减少。宽禁带半 导体材料，如GaN、AlN、ZnS、SiC等，由于禁带宽度较大对可见光不吸收、 抗紫外辐射能力强等特点，基于宽禁带半导体紫外探测器具有信噪比高、响应速 度快、稳定性好等特点引起了人们的日益重视。

氧化锌(ZnO)是宽禁带(3.3eV)直接带隙的半导体，拥有高的激子束缚 能(60meV)，在紫外探测器方面有着广泛的应用。在制备过程中由于氧空位在 氧化锌禁带中引入施主能级，因此，非有意掺杂的氧化锌是n型半导体材料。由 于强烈的自补偿效，p型氧化锌制备比较困难。氧化镍(NiO)也是一种宽禁带 (3.8eV)直接带隙的半导体，激子束缚能(110meV)比ZnO、GaN(26meV) 高，非有意掺杂的NiO是p型半导体。同时，由于高功函数，NiO通常在有机 光伏器件中作为空穴传输层，具有良好的传输空穴和阻挡电子的能力。因此，p型NiO与n型ZnO构成的NiO/ZnO异质结是紫外光探测器较为理想的结构。

目前国内外已经对NiO/ZnO紫外光探测器进行一些研究，取得了较好的成 果，但是在微弱的紫外光和UVA近紫外光(波长为300～420nm)的探测方面还 存在一定的困难。其原因在于非有意掺杂的NiO是弱p型半导体，载流子浓度 很低，导致NiO的电导率低以及NiO/ZnO之间的内建电场弱。另外，NiO的禁 带宽度大，对波长大于330nm的紫外光是不吸收的，也就是透明的，因此， NiO/ZnO探测器在探测UVA近紫外光方面的效率很低。太阳光中的UVA能穿 透臭氧层和云层到达地球表面，能穿透大部分透明的玻璃以及塑料，可以直达肌肤的真皮层，破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维，将皮肤灼伤并引起皮肤癌。因此， 探测微弱的UVA近紫外光有着十分重要的意义。

发明内容

在本发明中，为了提高NiO/ZnO探测器在微弱紫外光和UVA近紫外光等方 面探测性能，提出了在NiO中掺氮(N)的方案，制备了氮掺杂氧化镍(NiO:N) /氧化锌近紫外光探测器，具体的技术方案是这样的：氮掺杂氧化镍-氧化锌近紫 外光探测器，其特征在于具有如下的结构：Ag/NiO:N/ZnO/FTO导电玻璃，其中 FTO为掺氟的氧化铟。

本发明的探测器结构，其制备方法详见实施例。

这种探测器提高了NiO中的载流子浓度，增加了电导率，增强了内建电场， 另一方面，减少了禁带宽度，吸收波长向长波方向移动，对微弱UVA近紫外光 有较高的灵敏度。

附图说明

以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

实施例：

1)探测器的制备