量子點結構紫外-可見光電探測器的製作方法

2023-06-14 18:10:36 3

專利名稱：量子點結構紫外-可見光電探測器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光電探測器領域，具體的說是ー種量子點結構紫外-可見光電探測器。
技術背景ZnO材料對應的室溫光學帶隙在3. 37eV，對紫外波段具有良好的響應特徵，因此被人們認為是紫外探測器的優選基礎材料。光電探測器中的活性層ZnO現階段更多依賴於高真空設備生長，エ藝繁瑣、成本高。研究開發新的生長方法和エ藝也是大勢所趨。膠體化學法能很好兼容於平面印刷工藝，襯底選取多祥化，無需考慮晶格的匹配問題，方便實現材料的沉積與加工，大大降低了器件開發成本，拓寬了材料的應用範圍。研究表明，Cu在ZnO中是ー種可見光光電導激活劑，即可有效補償本徵ZnO中的施主態，降低暗電流密度，又可實現不同波段的分別響應，對開發多波段響應的ZnO基光電探測器具有重要意義。目前，這方面研究尚處於起步階段，儘管Nikolai Kouklin已經製備出Cu摻雜ZnO納米線並實現了·對可見光的響應，但Cu的固溶度不夠高，光響應特性和器件靈敏度還有待提升。利用膠體化學法在結構設計上的優勢，將量子點與同質結結合起來構築三維結型光電探測器，不僅能提高器件的內量子效率，而且能夠有效降低成本，充分體現該技術理念的創新和性能上的優勢。關於這種結構探測器的設計與製備國際上還鮮有報導，開展這方面工作勢必很有意義
實用新型內容
本實用新型的目的就是提供ー種量子點結構紫外-可見光電探測器，提高器件的內量子效率，而且能夠有效降低成本。本實用新型採用的技術方案為量子點結構紫外-可見光電探測器整體採用三明治式多層結構。具有導電襯底，所述導電襯底，為襯底上覆蓋透明導電層，透明導電層作為底電扱；在導電襯底上自下而上依次設置有本徵ZnO層和ZnO = Cu補償層，ZnOiCu補償層上沉積有頂電極。ZnO: Cu補償層的Cu摩爾百分比在O 4. O %範圍內連續可調,可獲得不同的η型補償狀態。它是三維結構的。ZnO層和ZnO:Cu補償層之間為同質結接觸。所採用的襯底材料不受限制，只要足夠平整，均可採用平面印刷工藝塗覆活性ZnO層和ZnO: Cu補償層。所述的底電極可為ΙΤ0，摻Al的或摻Ga的η_ΖηΟ透明導電薄膜，頂電極為Ni/Au或Ti/Au合金。可同時探測紫外和可見光，並具有不同的響應效果。與現有技術相比，本實用新型的有益效果在於[0013]本實用新型採用量子點和同質結相結合的結構，可以提高光電探測器的內量子效率，且器件構築成本低廉，很好兼容於平面印刷工藝，同時具有更低的暗電流，有效地提高了光電響應性能。

附圖I為本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進ー步詳細說明量子點結構紫外-可見光電探測器整體採用三明治式多層結構。具有導電襯底，所述導電襯底，為襯底I上覆蓋透明導電層2，透明導電層2作為底電極；在導電襯底上自下而上依次設置有本徵ZnO層3和ZnO = Cu補償層4，ZnOiCu補償層4上沉積有頂電極5。 ZnO:Cu補償層4的Cu摩爾百分比在O 4. O %範圍內連續可調，可獲得不同的η型補償狀態。它是三維結構的。ZnO層3和ZnO:Cu補償層4之間為同質結接觸。所採用的襯底I材料不受限制，只要足夠平整，均可採用平面印刷工藝塗覆活性ZnO層和ZnO:Cu層。底電極可為ΙΤ0，摻Al的或摻Ga的n-ZnO透明導電薄膜，頂電極5為Ni/Au或Ti/Au合金。可同時探測紫外和可見光，並具有不同的響應效果。以ZnO- ZnO: Cu同質結型紫外-可見光電探測器製備為例I)膠體化學方法製備ZnO及ZnO: Cu量子點。將Zn (CH3COO) 2和Cu (CH3COO) 2按摩爾比(1:0 O. 96:0. 04)充分溶解於甲醇中，加入去離子水作為反應的催化劑，60°C下水浴回流30分鐘，得到前驅體溶液，再將O. 167mol/L的KOH甲醇溶液滴加至上述前驅體溶液中，控制Zn (CH3COO) 2和Cu (CH3COO)的混合物與KOH的摩爾比為I: I. 67^1: 2，60°C下水浴反應2. 5小時，用冰水冷卻，甲醇離心洗滌，得ZnO及ZnO = Cu量子點沉澱；2)在上述製得的量子點沉澱中分別加入三氯甲烷使其充分溶解，然後分別加入正辛胺分散劑，搖勻，得到ZnO和ZnO: Cu膠體量子點溶液，然後各自用O. 22 μ m孔徑的PTFE過濾器過濾，以200(T4000rpm的轉速將過濾後的ZnO和ZnO = Cu膠體量子點溶液依次旋塗在清洗過的ITO襯底上，80°C預烘乾後，於250°C下空氣中退火廣2小時，得到厚度約為200nm的量子點同質結薄膜；使用電子束蒸發技術在ZnO: Cu層上圖形化沉積Ni (5nm)/Au (45nm)的合金薄膜，之後在多層結構表面利用光刻的方法刻蝕露出ITO電極。上述實施例僅為本實用新型的較佳的實施方式，除此之外，本實用新型還可以有其他實現方式。需要說明的是，在沒有脫離本實用新型構思的前提下，任何顯而易見的改進和修飾均應落入本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.量子點結構紫外-可見光電探測器，其特徵在於整體採用三明治式多層結構，具有導電襯底，所述導電襯底，為襯底上覆蓋透明導電層，透明導電層作為底電極；在導電襯底上自下而上依次設置有本徵ZnO層和ZnO = Cu補償層，ZnOiCu補償層上沉積有頂電極。
2.根據權利要求I所述的光電探測器，其特徵在於ZnO層和ZnO:Cu補償層之間為同質結接觸。
3.根據權利要求I所述的光電探測器，其特徵在於所採用的襯底材料不受限制，只要足夠平整，均可採用平面印刷工藝塗覆活性ZnO層和ZnO:Cu補償層。
專利摘要本實用新型公開了量子點結構紫外-可見光電探測器，為量子點與同質結相結合的多層結構。襯底頂端自下而上依次由透明導電層、本徵ZnO層、ZnO:Cu補償層、金屬電極層組成。本徵ZnO層和ZnO:Cu補償層通過旋塗納米晶並退火獲得，之後通過光刻方法刻蝕露出一定區域的透明導電層，頂部金屬電極層由電子束蒸發沉積獲得，並經快速熱退火處理得到歐姆接觸。本實用新型優點是成本較低，很好兼容於平面印刷工藝，且具有更低的暗電流，有效地提高了光電響應性能。
文檔編號H01L31/0352GK202633358SQ20112054208
公開日2012年12月26日 申請日期2011年12月22日 優先權日2011年12月22日
發明者朱麗萍 申請人:安徽康藍光電股份有限公司