本發明(ming)屬于半導體，尤其涉(she)及一種自供(gong)電紫(zi)外(wai)探測(ce)器及其制備方法(fa)。

背景技術：

1、紫外(wai)探(tan)測(ce)技(ji)術在火焰探(tan)測(ce)、臭氧層空洞(dong)檢測(ce)、紫外(wai)通(tong)訊、國防預(yu)警(jing)等(deng)領域均(jun)具有(you)廣(guang)泛應(ying)(ying)用，其作為重要的(de)光(guang)(guang)電轉換(huan)器(qi)件，微型化(hua)、可集(ji)成化(hua)成為發(fa)展的(de)必(bi)然趨勢，目前常見的(de)光(guang)(guang)電探(tan)測(ce)器(qi)對光(guang)(guang)照的(de)波段區分度不高，并且(qie)大部分都需要外(wai)加電源才能(neng)夠實現工作，而(er)自(zi)供電光(guang)(guang)電探(tan)測(ce)器(qi)能(neng)夠通(tong)過基于光(guang)(guang)伏效應(ying)(ying)的(de)光(guang)(guang)電子激發(fa)過程將光(guang)(guang)信號(hao)轉換(huan)為電信號(hao)，從(cong)而(er)具有(you)更強的(de)靈活(huo)性(xing)和適應(ying)(ying)性(xing)。

2、自供電(dian)通(tong)過在(zai)環(huan)境中(zhong)獲取(qu)可(ke)用(yong)形式的能力，形成驅動低(di)功耗設(she)備(bei)的運行，可(ke)以以獨立、可(ke)持(chi)續和免維護的方式監(jian)測(ce)環(huan)境光(guang)，目前被廣泛(fan)研究的是p-n結等自供電(dian)紫外(wai)光(guang)光(guang)電(dian)探測(ce)器，基于肖特(te)基勢壘(lei)自供電(dian)紫外(wai)探測(ce)器件往往存在(zai)由于表面電(dian)極遮蓋效應(ying)、響應(ying)度低(di)，響應(ying)時間(jian)較長(chang)等缺(que)點。

3、在大多數紫(zi)(zi)(zi)外(wai)光的光電(dian)探(tan)(tan)測(ce)中，器(qi)(qi)(qi)件(jian)往往對(dui)某大范圍(wei)波段的紫(zi)(zi)(zi)外(wai)光進行響(xiang)(xiang)應(ying)，而(er)紫(zi)(zi)(zi)外(wai)光探(tan)(tan)測(ce)應(ying)用(yong)領(ling)域需(xu)(xu)要器(qi)(qi)(qi)件(jian)對(dui)特定紫(zi)(zi)(zi)外(wai)光響(xiang)(xiang)應(ying)，從而(er)導致光探(tan)(tan)測(ce)器(qi)(qi)(qi)件(jian)實現帶(dai)(dai)通(tong)特性需(xu)(xu)要配置紫(zi)(zi)(zi)外(wai)帶(dai)(dai)通(tong)濾(lv)波片(pian)，不僅(jin)導致器(qi)(qi)(qi)件(jian)體積增大，而(er)且響(xiang)(xiang)應(ying)轉換(huan)效率也會收到影(ying)響(xiang)(xiang)而(er)降低。因此亟(ji)待一種自供(gong)電(dian)紫(zi)(zi)(zi)外(wai)探(tan)(tan)測(ce)器(qi)(qi)(qi)，以解決上述問題。

技術實現思路

1、本(ben)發明(ming)的目的是提(ti)供一種自供電紫外(wai)探測(ce)器(qi)(qi)及(ji)其(qi)制備(bei)方(fang)法，以解決(jue)上述問題，能(neng)夠提(ti)高(gao)紫外(wai)探測(ce)器(qi)(qi)響應效率，減少器(qi)(qi)件尺(chi)寸提(ti)高(gao)應用范圍(wei)。

2、為實現上述(shu)目的，本發明提供(gong)了如下(xia)方(fang)案(an)：一種自供(gong)電紫(zi)外探(tan)測器，包括：

3、襯底；

4、紫(zi)外(wai)光(guang)吸(xi)收層(ceng)，布(bu)置于所述(shu)襯底上，該紫(zi)外(wai)光(guang)吸(xi)收層(ceng)被賦予(yu)為異質納米結(jie)晶(jing)結(jie)構；

5、其(qi)中，所述紫外光(guang)吸收層能(neng)夠(gou)陣列生長于所述襯底表明，且沿豎直方向(xiang)分布(bu)有若干層；

6、第一電極，分(fen)(fen)布在所述襯底表面(mian)分(fen)(fen)布有(you)所述紫外光吸(xi)收層的(de)部(bu)分(fen)(fen)上，且將所述紫外光吸(xi)收層包覆；

7、第二(er)電極，分布(bu)在所述(shu)襯底表面未分布(bu)有所述(shu)紫外光吸收層的部分上，且將(jiang)所述(shu)襯底包覆。

8、優選(xuan)的，所(suo)述(shu)紫(zi)外光吸(xi)收層沉積在所(suo)述(shu)襯(chen)底上，且沿所(suo)述(shu)襯(chen)底至所(suo)述(shu)紫(zi)外光吸(xi)收層頂端形成(cheng)有臺階(jie)，該臺階(jie)被賦(fu)予(yu)以刻蝕制備(bei)而成(cheng)。

9、優(you)選的，所(suo)述襯(chen)底為(wei)si、sca?l?mgo4或者藍寶(bao)石的一種，且所(suo)述襯(chen)底的厚度(du)為(wei)360-430μm。

10、優選的，所(suo)述紫外光吸收層為α-ga2o3/cu2o異(yi)質結(jie)(jie)、t?i?o2/cusco2異(yi)質結(jie)(jie)、can/moo3異(yi)質結(jie)(jie)中的一種(zhong)。

11、優(you)選的，所述紫外光吸收層被賦(fu)予異質層結構(gou)與源層結構(gou)之間的覆(fu)蓋率為35-55％。

12、優選的，所述(shu)第(di)一電(dian)極(ji)和(he)第(di)二(er)電(dian)極(ji)均為(wei)沿豎直方向逐(zhu)層疊加的n?i金(jin)屬層和(he)au金(jin)屬層，且所述(shu)第(di)一電(dian)極(ji)和(he)第(di)二(er)電(dian)極(ji)的厚度為(wei)160-220μm。

13、一(yi)種(zhong)自(zi)供電紫(zi)外探(tan)測器(qi)的制備方法，基于上述(shu)任一(yi)項所述(shu)的自(zi)供電紫(zi)外探(tan)測器(qi)，還包括以下步驟：

14、將襯(chen)(chen)底放(fang)入(ru)高(gao)(gao)壓反應釜中，隨后加(jia)入(ru)紫(zi)外光吸收層(ceng)結(jie)構，隨著溫度升高(gao)(gao)對其進行(xing)加(jia)熱，襯(chen)(chen)底與紫(zi)外光吸收層(ceng)產(chan)生水熱反應，使得紫(zi)外光吸收層(ceng)的(de)源層(ceng)結(jie)構沉積在(zai)襯(chen)(chen)底上；

15、將附著(zhu)有源層(ceng)結構(gou)沉積的襯底放入異質溶液(ye)中，放入絡(luo)合劑和還原劑，經過反應2-7小時后(hou)得(de)到紫外光吸收層(ceng)的異質層(ceng)結構(gou)；

16、對襯底上的(de)紫外光吸收層修整，使得異質層結(jie)構(gou)與源層結(jie)構(gou)之間(jian)的(de)覆蓋率為35-55％；

17、最后分(fen)別第一電(dian)極和第二電(dian)極覆蓋在襯(chen)底上(shang)，將所述紫外(wai)光吸收層和所述襯(chen)底包覆，完成(cheng)自供電(dian)紫外(wai)探測器的制(zhi)備。

18、優選的(de)，在(zai)將第(di)一(yi)電極(ji)和第(di)二電極(ji)覆蓋在(zai)襯(chen)底(di)上(shang)時，將第(di)一(yi)電極(ji)分(fen)(fen)布(bu)在(zai)所述(shu)襯(chen)底(di)表(biao)面分(fen)(fen)布(bu)有所述(shu)紫外光(guang)(guang)(guang)吸(xi)收層(ceng)的(de)部分(fen)(fen)上(shang)，且(qie)將所述(shu)紫外光(guang)(guang)(guang)吸(xi)收層(ceng)包覆；將第(di)二電極(ji)，分(fen)(fen)布(bu)在(zai)所述(shu)襯(chen)底(di)表(biao)面未分(fen)(fen)布(bu)有所述(shu)紫外光(guang)(guang)(guang)吸(xi)收層(ceng)的(de)部分(fen)(fen)上(shang)，且(qie)將所述(shu)襯(chen)底(di)包覆。

19、優選的，上述源層結構為(wei)α-ga2o3、t?io2、can中(zhong)的一種，而異質層結構為(wei)cu2o、cusco2、moo3溶(rong)液中(zhong)的一種。

20、優選的，在(zai)將第(di)一電極(ji)和(he)第(di)二電極(ji)覆蓋在(zai)襯底上后，在(zai)350-700攝氏度(du)溫度(du)下對整體襯底結(jie)構退(tui)火3-9小時。

21、與現(xian)有(you)(you)技(ji)術相比，本發明具有(you)(you)如下(xia)優點和技(ji)術效果(guo)：

22、本發明(ming)通(tong)過在襯底上布置有紫(zi)(zi)外光(guang)(guang)吸(xi)收(shou)層(ceng)(ceng)，利(li)用(yong)紫(zi)(zi)外光(guang)(guang)吸(xi)收(shou)層(ceng)(ceng)為異(yi)質納米(mi)結晶結構，并將紫(zi)(zi)外光(guang)(guang)吸(xi)收(shou)層(ceng)(ceng)呈陣列生長于(yu)襯底表(biao)面，實現(xian)紫(zi)(zi)外光(guang)(guang)吸(xi)收(shou)層(ceng)(ceng)均布且平整的(de)(de)分布，提(ti)高二者之間的(de)(de)接(jie)觸效(xiao)果，進而利(li)用(yong)紫(zi)(zi)外光(guang)(guang)吸(xi)收(shou)層(ceng)(ceng)的(de)(de)特性實現(xian)對不同波段光(guang)(guang)照的(de)(de)區分，提(ti)高加速光(guang)(guang)載流子(zi)的(de)(de)分離(li)和輸送(song)，增(zeng)強光(guang)(guang)響應(ying)性能；

23、并且，分別在襯(chen)底(di)表面分布有紫(zi)外光(guang)吸(xi)收層的(de)部(bu)分上覆蓋(gai)有第一電(dian)極(ji)，而在襯(chen)底(di)表面未分布有紫(zi)外光(guang)吸(xi)收層的(de)部(bu)分上覆蓋(gai)有第二(er)電(dian)極(ji)，利(li)用異質結構層之(zhi)間形成的(de)差異較大的(de)功函數，將光(guang)響應電(dian)流從正向(xiang)響應變為負(fu)向(xiang)，實現(xian)內建電(dian)場強(qiang)度的(de)形成，進(jin)一步有利(li)于(yu)載(zai)流子的(de)傳輸，同時(shi)實現(xian)紫(zi)外光(guang)探(tan)測器不需(xu)要施加外置偏壓便可提供自供電(dian)性能；

24、而且，基于上述效果(guo)，本專利(li)中的(de)自供電紫外(wai)探(tan)測(ce)器(qi)(qi)(qi)極大(da)程度上減(jian)小了(le)器(qi)(qi)(qi)件的(de)尺(chi)寸(cun)體積，能(neng)夠提高紫外(wai)探(tan)測(ce)器(qi)(qi)(qi)響應效率，減(jian)少器(qi)(qi)(qi)件尺(chi)寸(cun)提高應用范(fan)圍，形成(cheng)了(le)對光(guang)電集成(cheng)器(qi)(qi)(qi)件發(fa)展的(de)促進(jin)作用。

技術特征：

1.一種自供電紫外探測(ce)器，其特(te)征(zheng)在于(yu)，包括：

2.根據權利要(yao)求1所述(shu)的自供(gong)電紫外(wai)(wai)探測器(qi)，其特(te)征在于：所述(shu)紫外(wai)(wai)光吸收層沉積在所述(shu)襯底(di)上，且沿所述(shu)襯底(di)至所述(shu)紫外(wai)(wai)光吸收層頂端形成有臺(tai)階(jie)，該臺(tai)階(jie)被賦予以刻蝕制備而(er)成。

3.根據(ju)權利(li)要(yao)求1所述(shu)的自供電(dian)紫外探測(ce)器，其特征在于：所述(shu)襯(chen)底為(wei)si、scalmgo4或者藍寶石的一種，且所述(shu)襯(chen)底的厚度為(wei)360-430μm。

4.根據權利要求1所(suo)述的(de)自供電(dian)紫(zi)外(wai)(wai)探測器，其特(te)征在(zai)于：所(suo)述紫(zi)外(wai)(wai)光吸收(shou)層為α-ga2o3/cu2o異(yi)質結、tio2/cusco2異(yi)質結、can/moo3異(yi)質結中的(de)一種。

5.根據權(quan)利(li)要(yao)求(qiu)4所述的(de)自供電紫外探測器，其(qi)特征在于(yu)：所述紫外光吸收層被賦(fu)予異質層結(jie)(jie)構與(yu)源層結(jie)(jie)構之間的(de)覆蓋率為35-55％。

6.根據權利要求(qiu)1所(suo)述的自供電(dian)(dian)紫外探測器，其特征在于(yu)：所(suo)述第(di)一(yi)電(dian)(dian)極(ji)(ji)和第(di)二電(dian)(dian)極(ji)(ji)均為沿豎直方向逐層(ceng)疊加的ni金屬層(ceng)和au金屬層(ceng)，且所(suo)述第(di)一(yi)電(dian)(dian)極(ji)(ji)和第(di)二電(dian)(dian)極(ji)(ji)的厚度為160-220μm。

7.一(yi)種自供(gong)電紫外探測器的(de)制備方法，基于(yu)權(quan)利要(yao)求1-6任一(yi)項所述的(de)自供(gong)電紫外探測器，其特(te)征在(zai)于(yu)，還包括(kuo)以下步驟：

8.根據權利要求7所(suo)述(shu)的(de)自(zi)供電(dian)(dian)紫(zi)外(wai)探(tan)測(ce)器的(de)制備方法，其特征在(zai)(zai)于(yu)：在(zai)(zai)將(jiang)第一電(dian)(dian)極和第二電(dian)(dian)極覆(fu)蓋在(zai)(zai)襯(chen)底上時，將(jiang)第一電(dian)(dian)極分(fen)(fen)布(bu)在(zai)(zai)所(suo)述(shu)襯(chen)底表面(mian)分(fen)(fen)布(bu)有(you)所(suo)述(shu)紫(zi)外(wai)光吸(xi)(xi)收層(ceng)(ceng)的(de)部分(fen)(fen)上，且(qie)將(jiang)所(suo)述(shu)紫(zi)外(wai)光吸(xi)(xi)收層(ceng)(ceng)包(bao)覆(fu)；將(jiang)第二電(dian)(dian)極，分(fen)(fen)布(bu)在(zai)(zai)所(suo)述(shu)襯(chen)底表面(mian)未分(fen)(fen)布(bu)有(you)所(suo)述(shu)紫(zi)外(wai)光吸(xi)(xi)收層(ceng)(ceng)的(de)部分(fen)(fen)上，且(qie)將(jiang)所(suo)述(shu)襯(chen)底包(bao)覆(fu)。

9.根(gen)據(ju)權利要求(qiu)7所(suo)述的(de)自供電(dian)紫(zi)外探測器的(de)制備方法，其特征(zheng)在于：上述源層結構(gou)為(wei)α-ga2o3、tio2、can中的(de)一(yi)種(zhong)，而異質層結構(gou)為(wei)cu2o、cusco2、moo3溶(rong)液中的(de)一(yi)種(zhong)。

10.根(gen)據權利(li)要求7所述的(de)自供電(dian)(dian)紫外探測器(qi)的(de)制備方法，其特征在(zai)(zai)于：在(zai)(zai)將第一電(dian)(dian)極(ji)和第二電(dian)(dian)極(ji)覆蓋在(zai)(zai)襯底上(shang)后，在(zai)(zai)350-700攝氏(shi)度溫度下對整體襯底結構(gou)退(tui)火3-9小時。

技術總結
本發明屬于半導體技術領域，提出一種自供電紫外探測器及其制備方法，包括：襯底；紫外光吸收層，布置于襯底上，該紫外光吸收層被賦予為異質納米結晶結構；其中，紫外光吸收層能夠陣列生長于襯底表明，且沿豎直方向分布有若干層；第一電極，分布在襯底表面分布有紫外光吸收層的部分上，且將紫外光吸收層包覆；第二電極，分布在襯底表面未分布有紫外光吸收層的部分上，且將襯底包覆，紫外光吸收層沉積在襯底上，且沿襯底至紫外光吸收層頂端形成有臺階，該臺階被賦予以刻蝕制備而成，襯底為Si、ScA?l?MgO<subgt;4</subgt;或者藍寶石的一種，且襯底的厚度為360?430μm。本發明不僅能夠提高紫外探測器響應效率，還可以有效減少器件尺寸提高應用范圍。

技術研發人員：曲延華,朱玥
受保護的技術使用者：沈陽工程學院
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19