[发明专利]一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子信息领域，特别涉及一种Ga掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法。

背景技术

紫外探测器是许多应用领域的关键元件，例如其可以应用于火焰传感，环境监测，天文学观测与研究，医疗卫生与生物工程等等方面，因此开发这种探测技术的材料和器件是非常重要的。

ZnO作为一种直接宽带隙材料，在室温下禁带宽度为3.37eV，激子结合能高达60meV，而且ZnO薄膜具有制备简单，生长温度低等优点，因此近年来ZnO基薄膜紫外探测器受到了关注。目前制备的ZnO光电导探测器采用的ZnO薄膜，其响应速度比较慢，不利于实际应用。

发明内容

本发明所要解决的是ZnO光电导探测器响应速度比较慢的技术问题，提供一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法。

本发明的技术方案：

一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法，该方法包括以下几个步骤：

步骤一，用化学清洗方法将石英衬底清洗干净；

步骤二，在清洗干净的石英衬底上生长Ga掺杂的ZnO薄膜；

步骤三，将生长Ga掺杂的ZnO薄膜放入氧气氛下退火；

步骤四，在退火后的Ga掺杂的ZnO薄膜上蒸镀两个Al电极；

以上步骤制作成结构自下而上依次是：石英衬底、Ga掺杂的ZnO薄膜、两个Al电极的n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器。

所述的Ga掺杂的ZnO薄膜的生长设备为磁控溅射。

所述的Ga掺杂的ZnO薄膜组分质量比为Ga₂O₃∶ZnO＝(0.5％～3％)∶(97％～99.5％)。

所述的步骤二中Ga掺杂的ZnO薄膜厚度为500～1200nm，电极间距为5～2000μm。

所述的步骤三中的在氧气氛下退火，退火温度为700～900℃，以提高薄膜质量，真空蒸镀Al电极厚度为100～300nm，电极间距为5～2000μm。

本发明的有益效果：

本发明通过采用在石英衬底上生长Ga掺杂的n型ZnO薄膜作为光电功能层，利用在氧气中退火提高薄膜质量，制备出了紫外波段的探测器。由于采用的ZnO膜是n型掺杂的，其电子迁移率较高，载流子渡越时间短，因此响应速度很快。而且掺杂的n型ZnO薄膜制备的紫外探测器，其高灵敏度，制备简单，成本低，在环境保护、火焰探测、天文学观测、生物医学研究和医疗卫生等领域具有重要的应用前景。

附图说明

图1为掺Ga的ZnO薄膜的快速响应紫外探测器在355nm脉冲激光辐照下的时间响应曲线。

具体实施方式

实施方案一

一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法，该方法包括以下几个步骤：

步骤一，用丙酮、乙醇、去离子水将石英衬底清洗干净；

步骤二，在清洗干净的石英衬底上，用磁控溅射设备生长厚为500nm的掺Ga的ZnO薄膜，其组分比为Ga₂O₃∶ZnO＝1wt％∶99wt％；

步骤三，将生长Ga掺杂的ZnO薄膜在氧气中退火，退火温度为830℃；

步骤四，在退火后的Ga掺杂的ZnO薄膜上，利用热蒸发设备蒸镀厚度为140nm的两个Al电极，两个Al电极的间距为200微米。

以上步骤制作成的结构自下而上依次是：石英衬底，Ga掺杂的ZnO薄膜，两个Al电极的n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器。

实施方案二

一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法，该方法包括以下几个步骤：

步骤一，用盐酸、乙醇、去离子水将石英衬底清洗干净；

步骤二，在清洗干净的石英衬底上，用磁控溅射设备生长厚为1000nm的掺Ga的ZnO薄膜，其组分比为Ga₂O₃∶ZnO＝3wt％∶97wt％；

步骤三，将生长Ga掺杂的ZnO薄膜在氧气中退火，退火温度为700℃；

步骤四，在退火后的Ga掺杂的ZnO薄膜上，利用磁控溅射设备蒸镀厚为100nm的两个Al电极，电极间距为5微米。

以上步骤制作成的结构自下而上依次是：石英衬底，Ga掺杂的ZnO薄膜，两个Al电极的n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器。

实施方案三

一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法，该方法包括以下几个步骤：

步骤一，用丙酮、乙醇、异丙醇将石英衬底清洗干净；