[发明专利]方酸单根纳米线和N型硅异质结光电探测器及制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及方酸单根纳米线和N型硅异质结光电探测器及制备方法。

背景技术

目前研究较多且运用于实际中的探测器主要是无机探测器，其中以Si基、Ti基、GaN基以及ZnO基紫外光探测器为代表。有机材料尤其是有机小分子材料由于具有柔性、易裁剪性、结构及性能方面的多样性等诸多优点，近年来受到广泛关注。然而其在光电探测器应用方面的研究至今较少。方酸染料作为有机小分子材料的一类，是一种重要的有机光电功能染料，具体而言：光吸收波长范围是400nm-800nm； P型半导体材料；光响应迅速，电流开关比值较大。

发明内容

本发明是基于当今无机探测器的研究日益成熟，而有机材料尤其是具有诸多优点的有机小分子材料（柔性、结构及性能的多样性、官能团易裁剪性）应用于探测器方面的研究较少。为了充分利用有机小分子材料的优势，我们选用光电性能较好的有机小分子染料方酸，制备出方酸单根纳米线和N型硅异质结光电探测器。该发明在暗场、白光、控温、真空环境下均显示出明显的整流信号，且当以一定波长范围的单色光（400nm-800nm）照射且施以负压时，出现反向电导增强的现象（即光电探测的依据）。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

方酸单根纳米线和N型硅异质结光电探测器，所述探测器自上而下依次由方酸单根纳米线、金电极、绝缘衬底、N型硅迭置而成。

进一步的，所述方酸单根纳米线中的方酸为

2,4-bis[4-(N,N-dimethylamino)phenyl]squaraine，是一种具有较强光电导性的有机小分子材料，其分子式是 C₂₀H₂₀O₂。 

进一步的，所述金电极的尺寸为400μm×400μm，厚度为50nm。

进一步的，所述绝缘衬底为厚度为300nm的二氧化硅。

方酸单根纳米线和N型硅异质结光电探测器的制备方法，按如下步骤进行：

a、利用光刻方法在表面氧化层厚度为300nm的N型硅片上面光刻出500μm×500μm的方块图形；

b、显影并刻蚀，选择性的将方形图形区域外的二氧化硅层刻蚀去除，制备出岛屿状500μm×500μm的方块二氧化硅图案；

c、进行二次光刻，在岛屿状500μm×500μm的方形二氧化硅图案正中光刻出400μm×400μm的方块电极图形；

d、通过磁控溅射或电子束沉积方法在方块电极的图形上制备出400μm×400μm的方块电极，电极材料为Au；

e、采用“溶剂挥发法”，制备出方酸单根纳米线，并滴加到制备好的电极上面。在显微镜的帮助下，挑选出能够准确搭在N型硅和金电极之间的方酸单根纳米线。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、 该发明对可见光敏感，为有机/无机光电探测器。

2、 该发明的器件结构简单，灵敏度高。

3、 该发明成本低，易于实现。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的暗场及白光环境下的I-V（电流-电压）曲线；

图3为本发明在电压为7V，周期性变换暗场和白光环境下的I-T（电流-时间响应）曲线；

图4为本发明在控温环境下的I-V曲线；

图5为本发明在真空环境下的I-V曲线；

图6为本发明在白光及550nm光激发下的I-V曲线；

图7为本发明在450nm、500nm、550nm波长的单色光激发下的I-V曲线。

图中标号说明：1.方酸单根纳米线，2.金电极，3.绝缘衬底，4.N型硅。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参见图1所示，本实施例中方酸单根纳米线和N型硅异质结光电探测器自上而下依次由方酸单根纳米线1，金电极2，绝缘衬底3，N型硅4迭置而成。

进一步的，所述方酸单根纳米线1中的方酸为