矽量子點增強的氧化鋅紫外探測器的製作方法

2023-12-06 09:32:26 2

本發明涉及一種傳感器，具體涉及一種矽量子點增強的氧化鋅紫外探測器。

背景技術：

紫外探測是一項重要的軍民兩用光電探測技術，它在火焰及飛彈羽煙監控、空間通訊、有機汙染與臭氧監控、化學與生物分析等方面有著廣泛的應用；商業化的紫外探測器以矽為主，它需要濾除入射的可見光及紅外光並需配置冷卻部件；與此相比，帶隙處於紫外區的寬禁帶半導體如sic、金剛石、gan和zno等，天然地避免了矽探測器的這些問題；其中zno室溫下的禁帶寬度約為3.37ev，電子遷移率與晶體矽相近高達205-1000cm2/vs，且zno晶體生長溫度低、原料易得、價廉、環境友好，更重要的是，它具有很強的抗輻射能力，並且在紫外區有強烈的吸收而在可見區透明；它可望在強烈輻照的太空環境下實現高性能的紫外光電探測。

zno基紫外探測研究中，較為突出的進展集中於薄膜器件的設計與製備，人們結合能帶工程設計，採用多種薄膜技術，製備了mg1-xznxo合金材料，構建了schottky、p-n、p-i-n等不同結構的紫外探測器，對可見盲區、甚至日盲區的光電響應特性作了很有意義探討；儘管從理論上說，mgxzn1-xo的帶隙可在3.3-7.8ev之間可調，可望實現160-380nm的寬範圍紫外探測，但mg1-xznxo薄膜中相分離問題嚴重，結晶質量遠需提高，且p型摻雜是一個眾所周知的瓶頸問題。

同時，具有較高比表面積和優良結晶性的zno納米線，為構築高靈敏度的紫外探測器件提供了良好的材料基礎；許多研究表明zno納米線在明暗電流、響應度及抑制比等指標上都有明顯的優勢，但器件製備工藝多採用「pickandplace」的方法，且見諸報導的探測範圍主要處於可見盲區，並多為單一波長響應。如何向更寬範圍的紫外波段擴展，並發展規模化製備工藝，仍需付諸努力。

技術實現要素：

本發明提供一種新型結構的基於矽量子點增強的氧化鋅紫外探測器，它能夠加速載流子的收集，充分利用照射到的光，使得傳感器的靈敏度得到很大的提升。

本發明所採用的技術方案是：一種矽量子點增強的氧化鋅紫外探測器，其特徵在於，包含：

矽基板；

矽基板上形成一層氫化非晶矽層；

所述氫化非晶矽層上形成多孔狀氧化鋅層，所述孔的孔徑範圍為50-600μm；

所述孔的內壁上通過浸泡包含矽量子點的溶液使孔的內壁上形成矽量子點，浸泡過後的基板經過旋轉基板去除多餘的矽量子點溶液；

形成矽量子後通過溶膠凝膠法在孔內填充氧化鋅凝膠，並熱處理使多孔氧化鋅的孔被氧化鋅封閉，形成矽量子點增強的氧化鋅光活性層；

所述光活性層上的透明導電氧化物層；

以及矽基板另一側的金屬電極。

進一步地，所述溶膠凝膠法填充凝膠的步驟重複三次以上保證多孔氧化鋅層被填充。

進一步地，所述矽量子點中還包括碳量子點，碳量子點的含量小於20％。

進一步地，所述量子點存在於離子液體中。

進一步地，所述多孔狀氧化鋅由氧化鋁模板法製作形成。

進一步地，所述氫化非晶矽層的厚度為5-30nm。

進一步地，所述多孔狀氧化鋅與矽基板的厚度比例為1:2-5。

進一步地，所述金屬電極層的材料選自下列材料：銀、銅、鈀、鋅、鉑或者金。

本發明的有益效果在於：本發明提供了一種新結構的氧化錫紫外探測器，其中包括多孔氧化鋅層，通過矽量子點對多孔氧化鋅層進行處理，形成矽量子點增強的氧化鋅紫外探測器，能夠提升紫外探測器的效率，充分利用照射到的光，使得傳感器的靈敏度得到很大的提升。

附圖說明

圖1為本發明矽量子點增強的氧化鋅紫外探測器的結構示意圖。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳的實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。

下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

參見圖1，本發明提供一種新型結構的基於矽量子點增強的氧化鋅紫外探測器，它能夠加速載流子的收集，充分利用照射到的光，使得傳感器的靈敏度得到很大的提升。

本發明所採用的技術方案是：一種矽量子點增強的氧化鋅紫外探測器，其特徵在於，包含：

矽基板1；

矽基板1上形成一層氫化非晶矽層2；

所述氫化非晶矽層2上形成多孔狀氧化鋅層，所述孔的孔徑範圍為50-600μm；

所述孔的內壁上通過浸泡包含矽量子點的溶液使孔的內壁上形成矽量子點，浸泡過後的基板經過旋轉基板去除多餘的矽量子點溶液；

形成矽量子後通過溶膠凝膠法在孔內填充氧化鋅凝膠，並熱處理使多孔氧化鋅的孔被氧化鋅封閉，形成矽量子點增強的氧化鋅光活性層3；

所述光活性層3上的透明導電氧化物層4；

以及矽基板1另一側的金屬電極5。

進一步地，所述溶膠凝膠法填充凝膠的步驟重複三次以上保證多孔氧化鋅層被填充。

進一步地，所述矽量子點中還包括碳量子點，碳量子點的含量小於20％。

進一步地，所述量子點存在於離子液體中。

進一步地，所述多孔狀氧化鋅由氧化鋁模板法製作形成。

進一步地，所述氫化非晶矽層2的厚度為5-30nm。

進一步地，所述多孔狀氧化鋅與矽基板1的厚度比例為1:2-5。

進一步地，所述金屬電極5層的材料選自下列材料：銀、銅、鈀、鋅、鉑或者金。

本發明提供了一種新結構的氧化錫紫外探測器，其中包括多孔氧化鋅層，通過矽量子點對多孔氧化鋅層進行處理，形成矽量子點增強的氧化鋅紫外探測器，能夠提升紫外探測器的效率，充分利用照射到的光，使得傳感器的靈敏度得到很大的提升。

附圖中描述位置關係的用於僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制，顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。