[实用新型]一种垂直结构的ZnO紫外光电导探测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件。具体说涉及垂直结构的ZnO紫外光电导探测器。

背景技术

紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后发展起来的又一新型探测技术。紫外探测器被广泛的应用于国防军事、天文学、环境监测、燃烧工程、水净化处理、火焰探测、生物效应、天际通信及环境污染监测等领域，具有极高的军事和民用价值。特别是在国防应用中，基于导弹紫外辐射探测的紫外预警等方面已成为紫外探测的研究重点。

由于ZnO(Eg＝3.34eV)相比于其他III-V族宽禁带化合物半导体有很多优势，例如在室温下具有更高的激子束缚能(60meV)，可以在较低温度下生长(100～750℃)；国外有理论报道，认为与GaN探测器相比较，ZnO探测器的响应度会更高，约为10³倍。ZnO还具有很高的抗辐射性，并且全固态的ZnO紫外探测器，相比于其他常规探测器来说，更适合应用于恶劣的外界环境。因此，对于ZnO基紫外探测器的研制，已引起研究人员的广泛重视。然而由于P型ZnO较难制备，可靠性和重复性也较差，ZnO基紫外探测器的研究主要集中在光导型探测器的制备。另外，由于垂直结构的探测器单元制备简单，易于集成等优点，也使其成为了研究的热点。

发明内容

本实用新型的目的在于，提出一种垂直结构的ZnO紫外光电导探测器。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种垂直结构的ZnO紫外光电导探测器，包括一衬底，其特征在于，衬底上依次沉积有ITO薄膜和ZnO薄膜层，ZnO薄膜层腐蚀后露出ITO薄膜形成ZnO台面，在ZnO台面上沉积有欧姆接触电极。

本实用新型的垂直结构ZnO紫外光电导探测器，整个制备过程简单，成本低廉，易于控制，有利于光电集成，且容易产业化，有很高的实用价值。

附图说明

图1是垂直结构的ZnO紫外光电导探测器的示意图。

图2是本发明制备的ZnO探测器的明、暗电流曲线。

图3是本发明制备的ZnO探测器的时间响应的上升和下降曲线。

具体实施方式

本实用新型的垂直结构ZnO紫外光电导探测器，包括一衬底1，衬底上依次沉积有ITO薄膜2和ZnO薄膜层3，ZnO薄膜层腐蚀后露出ITO薄膜形成ZnO台面，在ZnO台面上表面沉积有欧姆接触电极4。其中，ZnO半导体薄膜的制备和热处理方法对器件的性能有极重要的影响。

制备方法是：

1.衬底1上制备ZnO薄膜2：衬底1选用石英玻璃；采用射频反应溅射(RF Sputtering)方法在衬底上，依次开始生长，厚度分别约为150nm和600nm左右(见图1)，得到样品；

然后，将沉积有ITO薄膜2和ZnO薄膜3的衬底1放在石英炉内，通入氧气，于400℃热处理一个小时；

2.样品热处理后，再用浓度约为20％的NH₄Cl溶液对样品的ZnO薄膜3进行腐蚀，直到露出ITO薄膜2，形成ZnO台面(见图1)；

3.最后在ZnO台面上表面再沉积作为欧姆接触电极材料4，选择金属Al或透明导电薄膜ITO(见图1)，由此得到垂直结构ZnO紫外光电导探测器。

以下是发明人给出的实施例：

实施例1：

具体的实施步骤如下：

1)将石英衬底按照常规工艺清洗并烘干，去除表面吸附的杂质和水蒸汽，再将衬底放入真空系统中，生长时ITO或ZnO陶瓷靶材与衬底均水平放置，垂直距离约为7cm，ZnO陶瓷靶材的纯度为99.999％；

2)生长前将真空系统预抽真空到10^-4Pa，然后缓慢通入氧气和氩气，同时调节氧气和氩气的流量比到1∶2左右，把两者的混合气体通入真空室，再使真空室气压保持为1Pa～1.5Pa；

3)打开射频源，调节射频功率为100～200W左右，依次开始生长ITO薄膜和ZnO薄膜，厚度分别约为150nm和600nm左右，得到样品；

4)然后，将样品水平放置在石英炉内，系统抽真空后，再通入高纯O₂，并缓慢升温至400℃保持一个小时，进行后退火处理；

5)然后，用浓度约为20％的NH₄Cl溶液对样品进行腐蚀，直到露出ITO薄膜，形成ZnO台面；

6)最后在ZnO台面上表面沉积厚度约为200nm左右的金属Al作为欧姆接触电极。

实施例2：

本实施例与实施例1所不同的是，衬底材料选用蓝宝石，其余同实施例1。

实施例3：