一種光電導型紫外探測器的製作方法
2023-05-30 11:42:06
專利名稱：一種光電導型紫外探測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光電導型紫外探測器。
背景技術：
由於大氣層的影響，太陽輻射中波長位於240nm-280nm之間的光波被吸收，無法到達地球表面，因此，這個波段稱為日盲區。工作於日盲區的紫外探測器不會像紅外探測器那樣收到太陽輻射的嚴重幹擾，可以在強太陽光下面正常工作。太陽盲區紫外探測技術具有重大的軍、民應用前景，可廣泛應用在航空器、火箭等的尾焰探測、飛彈探測及制導、紫外保密通訊技術、火災報警等方面。與紅外探測技術相比，太陽盲區紫外探測技術具有一定的優勢，與紅外探測結合可以用於雙色制導、火災報警等軍、民用領域。因此發展用於這種探測技術的材料是十分必要的。目前用於日盲型紫外探測器的材料主要有Si，SiC和GaAlN等。但Si和SiC由於對太陽光有響應，不是真正意義上的日盲型材料，需要加裝昂貴的濾波片。GaAlN則是目前日盲型紫外探測器材料的最佳選擇之一，但存在製備複雜，製作成本高等缺點。
發明內容
本發明的目的是提供一種對太陽光不敏感的在日盲區工作的光導型紫外探測器。
本發明的光導型紫外探測器，其特徵是自上而下依次由純氧化鎵濾光膜，銦鎵氧化物紫外敏感膜，叉指電極和絕緣襯底迭置而成。
氧化鎵的禁帶寬度為5.16eV，對應的波長為240nm，位於太陽盲區的短波端，因此用作濾光膜，可以避免太陽光中波長小於240nm的光波的影響。
上述的銦鎵氧化物紫外敏感膜是表達式為InxGa2-xO3的銦鎵氧化物薄膜，式中0≤x≤0.52。本發明通過在氧化鎵中摻入適量銦後形成銦鎵氧化物來調節紫外敏感膜的響應波長。氧化銦的禁帶寬度只有3.75eV，在氧化鎵中摻入一定量的銦形成銦鎵氧化物InxGa2-xO3，那麼薄膜的禁帶寬度將減小。理論上，當x＝0.52時，薄膜的禁帶寬度可降低之4.4eV左右，正好位於地球表面太陽盲區波長的上限(280nm，或4.4eV)附近。因此，只要調節摻入的銦的含量(0≤x≤0.52)，就可以在240nm-280nm範圍內調節薄膜的響應波長。
上述的氧化鎵和銦鎵氧化物薄膜由噴霧裂解法或溶膠-凝膠法製作，叉指電極可以由金或鉑等貴金屬製作，或者是由重摻雜的多晶矽製作。所說的絕緣襯底是石英玻璃或表面生長有氧化矽膜的矽片。
本發明的紫外探測器以純氧化鎵薄膜為濾光層，以銦鎵氧化物為紫外敏感層，既可以濾去波長小於240nm的光，又使得探測器只對太陽盲區波長範圍內的光波敏感。此外，由於叉指電極在敏感膜的下面，敏感膜受光面積大，避免了一般光導型探測器中叉指電極對受光面積的影響，因此靈敏度很高。本發明的紫外探測器具有結構簡單，靈敏度高，成本低等優點。
圖1是本發明的電導型紫外探測器的結構示意圖；圖2是純氧化鎵和銦鎵氧化物(x＝0.3)的透射光譜圖；圖3是本發明的電導型紫外探測器對太陽光及254nm波長紫外光的響應曲線。
具體實施例方式
參照圖1，本發明的紫外探測器，自上而下依次由純氧化鎵濾光膜1，銦鎵氧化物紫外敏感膜2，叉指電極3和絕緣襯底4迭置而成。
紫外探測器製備實例本實例中，氧化鎵和銦鎵氧化物薄膜由噴霧裂解法獲得。對氧化鎵及銦鎵氧化物薄膜，噴鍍溶液分別為氯化鎵及氯化鎵-氯化銦與酒精的混合液，其配製方法如下對於純氧化鎵膜，溶液配製時只需在無水乙醇中加入氯化鎵。對銦鎵氧化物膜，按所需比例將適量的氯化鎵和氯化銦溶解在無水乙醇中，本實例中，銦與鎵的原子比為0.3/1.7(即x＝0.3，或In0.3Ga1.7O3)。為了避免其他雜質的影響，所用試劑均為分析純級。將上述按比例配製好的溶液在60攝氏度下用磁力攪拌器攪拌1個小時，形成均勻透明的溶液。襯底採用石英玻璃，上面預先製作好叉指電極。本實例中，叉指電極為重摻雜的多晶矽，由標準的矽集成電路工藝製作，電極寬度及電極與電極之間的距離均為75微米。襯底溫度保持在400-700攝氏度之間，每層的噴塗時間均為5分鐘。噴塗時，載氣為空氣，氣壓0.4Mpa。先用配製好的銦鎵混合溶液噴塗銦鎵氧化物膜層，然後用配製好的純鎵溶液噴塗純氧化鎵膜層。對純氧化鎵及銦含量為x＝0.3的銦鎵氧化物膜，測試得到的透射光譜圖如圖2所示。由圖可見摻銦後的銦鎵氧化物薄膜的吸收譜明顯向長波長方向移動，即禁帶寬度相對純氧化鎵膜變小。
圖3是上述實例紫外探測器的調製光電導響應特性曲線，圖中實心圓點表示太陽光下，空心圓點表示254nm紫外光，測試時對光強度進行了調製，頻率為1Hz。從圖可以看出該探測器對太陽光只有很弱的光電導響應，而對254nm波長的光有很大的光電導響應，表明這種紫外探測器具有明顯得日盲特點。
權利要求
1.一種光電導型紫外探測器，其特徵是該探測器自上而下依次由純氧化鎵濾光膜(1)，銦鎵氧化物紫外敏感膜(2)，叉指電極(3)和絕緣襯底(4)迭置而成。
2.根據權利要求1所述的紫外探測器，其特徵在於所說的銦鎵氧化物紫外敏感膜(2)是表達式為InxGa2-xO3的銦鎵氧化物薄膜，式中0≤x≤0.52。
3.根據權利要求1所述的紫外探測器，其特徵在於所說的叉指電極(3)是金或鉑貴金屬或是重摻雜的多晶矽。
4.根據權利要求1所述的紫外探測器，其特徵在於所說的絕緣襯底(4)是石英玻璃或表面生長有氧化矽膜的矽片。
全文摘要
本發明的光導型紫外探測器自上而下依次由純氧化鎵濾光膜，銦鎵氧化物紫外敏感膜，叉指電極和絕緣襯底迭置而成。該紫外探測器以純氧化鎵薄膜為濾光層，以銦鎵氧化物為紫外敏感層，既可以濾去波長小於240nm的光，又使得探測器只對太陽盲區波長範圍內的光波敏感。此外，由於叉指電極在敏感膜的下面，敏感膜受光面積大，避免了一般光導型探測器中叉指電極對受光面積的影響，因此靈敏度很高。本發明的紫外探測器具有結構簡單，靈敏度高，成本低等優點。
文檔編號G01N21/33GK1587996SQ20041005386
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月17日 優先權日2004年8月17日
發明者季振國, 杜娟 申請人:浙江大學