[发明专利]一种具有柔性基底的尺寸可控的氧化锌基光电器件及其制备方法

说明书

本发明公开一种具有柔性基底的尺寸可控的氧化锌基光电器件，包括金电极、柔性基底、以及分布在柔性基底上的氧化锌链状结构阵列；其中，所述氧化锌链状结构是由底面面积为0.9‑4.2μm²，高度为200‑500nm的氧化锌微柱连接形成的，相邻两个氧化锌微柱底面重叠部分的面积占底面面积的0.3％‑20％。该光电器件中的氧化锌链状结构阵列可以有效抑制暗电流，同时吸附更多的氧气，在光照条件下产生更大的光电流，具有较一般单晶氧化锌纳米线或纳米棒更高的开关比和响应率。且该光电器件的制备方法简单，成本低廉，具有大规模应用的潜力。

技术领域

本发明涉及微电子器件领域。更具体地，涉及一种具有柔性基底的尺寸可控的氧化锌基光电器件及其制备方法。

背景技术

无机氧化锌半导体材料由于其优异的光电性质，在光电领域一直广受关注。与无序排列的结构相比，有序可控的氧化锌阵列，在器件制备和应用方面更具优势。目前的氧化锌基光电器件一般是通过光刻的方法进行材料阵列的制备。通过在外延的氮化镓基底上均匀的旋涂一层光刻胶，通过设计好的掩膜版进行阵列曝光，最后通过液相法或气相法，实现氧化锌阵列和器件的制备。但是由于传统的光刻制备方法，其加工过程比较复杂，而且加工设备昂贵，成本很高，限制了其大规模的应用。

因此，需要提供一种尺寸可控且制备方法简单有效、成本低廉的氧化锌基光电器件。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有柔性基底的尺寸可控的氧化锌基光电器件，该光电器件中的氧化锌链状结构阵列可以有效抑制暗电流，同时吸附更多的氧气，在光照条件下产生更大的光电流，具有较一般单晶氧化锌纳米线或纳米棒更高的开关比和响应率，分别达到了1.02×10⁵和2.3×10⁴A W^-1。

本发明的另一个目的在于提供一种具有柔性基底的尺寸可控的氧化锌基光电器件的制备方法。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种具有柔性基底的尺寸可控的氧化锌基光电器件，包括金电极、柔性基底、以及分布在柔性基底上的氧化锌链状结构阵列；

其中，所述氧化锌链状结构是由底面面积为0.9-4.2μm²，高度为200-500nm的氧化锌微柱连接形成的，相邻两个氧化锌微柱底面重叠部分的面积占底面面积的0.3％-20％。

需要说明的是，本发明中所述的相邻两个氧化锌微柱底面重叠部分的面积指的是氧化锌微柱和其一侧相邻的另一个氧化锌微柱底面重叠的部分的面积。本领域技术人员可以理解的是，在一个氧化锌链状结构中，除首尾两个氧化锌微柱之外，其他氧化锌微柱都与其相邻的其他两个氧化锌微柱发生了相互连接，即除首尾之外的氧化锌微柱的底面都与其他相邻的两个氧化锌微柱底面发生了重叠，所以就单个氧化锌微柱来说，其发生重叠的底面面积的占比为0.6％-40％。

本发明中氧化锌链状结构中的氧化锌微柱之间发生连接，连接重叠部分存在有晶界，晶界的存在可以在很大程度上可以抑制暗电流的产生，且相对单晶氧化锌纳米线或纳米棒较粗糙的表面，晶界处可以吸附更多的氧气，在光照条件下产生更大的光电流。因此，相邻两个氧化锌微柱底面重叠部分的面积在底面面积中的占比，即晶界部分的大小对于光电器件的性能有重要影响。同时，单个氧化锌微柱的底面面积对光电器件的表面能带具有调控作用，因此，选取合适的单个氧化锌微柱的底面面积也至关重要。

优选地，所述氧化锌链状结构阵列中相邻氧化锌链状结构之间的间距为5-10μm。合理的间距可以确保氧化锌微柱在形成链状结构的过程中，不会与相邻的链状结构连接起来，保证阵列结构的有序。

优选地，所述金电极包括厚度为10-30nm的铬层和厚度为50-200nm的金层。