[发明专利]一种薄膜紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明提供一种BaTiO₃薄膜紫外探测器及其制备方法，特别是一种禁带宽度在3.9～4.4eV的BaTiO₃薄膜。包括衬底、生长于衬底上表面的BaTiO₃薄膜、以及复合于BaTiO₃薄膜上的叉指电极层；BaTiO₃薄膜的禁带宽度为3.9～4.4eV；BaTiO₃薄膜的晶粒尺寸为0.01～30nm；BaTiO₃薄膜的厚度为50～500nm；BaTiO₃薄膜的光吸收截止边为280～320nm。本发明制备的BaTiO₃薄膜具有晶粒尺寸小、禁带宽度宽、吸收截止边在280～320nm等特点，使得BaTiO₃紫外探测器对应的探测波长在280～320nm，是一种优异的UVB光电探测材料，实现BaTiO₃对UVB波段的探测，拓宽其在UVB紫外探测器领域的应用。

技术领域

本发明涉及半导体材料生长领域，特别涉及一种BaTiO₃薄膜紫外探测器及其制备方法。

背景技术

太阳光是人类社会赖以生存和发展的基础能源之一，虽然紫外光(10～400nm)辐射在太阳辐射中只有很小的比例，但是却对整个人类的生活有着重要的影响。紫外光根据波长可以划分为：紫外线A(UVA)，波长介于320～400nm；紫外线B(UVB)，波长介于280～320nm；紫外线C(UVC)，波长介于100～280nm。其中紫外线B(UVB)辐射与人体健康密切相关。一方面，适量的UVB辐射有利于人类维生素D的形成，从而可以降低罹患癌症的风险。另一方面，过多的UVB辐射会抑制免疫系统，引起白内障并导致皮肤癌。因此，为了最好地利用优点并绕过缺点，迫切需要对UVB辐射进行检测和定量分析。近年来，宽禁带半导体紫外探测器因其体积小、重量轻、工作时不需滤光片、无需制冷等优点被认为是可以取代真空光电倍增管和Si光电倍增管的第三代紫外探测器。

在宽禁带半导体材料中，BaTiO₃具有钙钛矿结构，是直接带隙半导体，禁带宽度最常见为3.41eV，在近紫外波段光电探测上有优异的探测性能。由于常见的BaTiO₃禁带宽度过窄，对应的光学吸收边为361nm，不适合作为UVB波段的紫外探测器，对UVB没有波谱选择性，也限制其在UVB波段光电探测器的应用。

因此，如何找到一种方法实现BaTiO₃对UVB波段的探测，拓宽其在UVB紫外探测器领域的应用，已成为业内诸多具有前瞻性的研究人员广为关注的焦点之一。

发明内容

为了克服已有得技术问题，本发明提供一种BaTiO₃薄膜紫外探测器及其制备方法；本发明制备的BaTiO₃薄膜具有晶粒尺寸小、禁带宽度宽、吸收截止边在280～320nm等特点，使得BaTiO₃紫外探测器对应的探测波长在280～320nm，是一种优异的UVB光电探测材料。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：一种BaTiO₃薄膜紫外探测器，其特征在于，包括衬底、生长于衬底上表面的BaTiO₃薄膜以及复合于BaTiO₃薄膜上的叉指电极层；所述BaTiO₃薄膜的禁带宽度为3.9～4.4eV；所述BaTiO₃薄膜的晶粒尺寸为0.01～30nm；所述BaTiO3薄膜的厚度为50～500nm；所述BaTiO₃薄膜的光吸收截止边为280～320nm。

优选地，所述BaTiO₃具有陡峭的吸收截止边；所述BaTiO₃在吸收截止边位置，6nm波段范围内透射率下降60％～90％。

优选地，所述衬底包括蓝宝石衬底、氧化铟锡衬底、石英衬底和氧化镁衬底中的一种或多种；所述衬底的厚度为150～800nm。