[发明专利]一种快速响应紫外光探测器及制备方法

说明书

一种快速响应紫外光探测器及其制备方法，属于半导体光电探测器技术领域。从下到上由石英片衬底、Ag NPs内部修饰的纳米TiO₂薄膜有源层基体、在该有源层基体上制备的Au插指电极组成，待测的紫外光从石英片衬底底部入射。首先采用溶胶凝胶技术制备TiO₂溶胶，并在石英衬底上依次制备TiO₂薄膜、蒸镀Ag NPs、制备TiO₂薄膜，得到Ag NPs内部修饰的纳米TiO₂薄膜有源层基体材料；接着进行光刻、磁控溅射、剥离金属在薄膜表面形成插指图案的Au电极。本发明制备的快速响应紫外光探测器采用的工艺简单，而且Ag和TiO₂资源丰富，易于大规模生产，能够实现对波长250～350nm的紫外光的优良检测。

技术领域

本发明属于半导体光电探测器技术领域，具体涉及一种以石英片为衬底、以AgNPs内部修饰的纳米TiO₂薄膜有源层为基体材料、以Au为金属插指电极的快速响应紫外光探测器及其制备方法。

背景技术

宽禁带半导体紫外光探测器由于其小型化、功耗低、成本低、精度高等优点，在现代通信、火焰探测、臭氧检测等方面得到广泛的应用。随着半导体材料和器件在制作技术的更新和发展，现代紫外探测器向着高稳定性、高灵敏度、高速度、高信噪比的方向不断发展。

TiO₂作为一种氧化物半导体材料，禁带宽度较大，在紫外波段具有良好的吸收特性，而几乎不吸收可见光。TiO₂良好的光电特性和化学稳定性使其在紫外光电器件方面具有明显的优势，但是纯TiO₂基紫外探测器的吸收度还有待提高，且其响应恢复时间较长，且暗电流大。

近几年，金属纳米粒子的等离子共振效应在生物传感、纳米光谱、太阳能电池方面得到应用发展。表面等离子体共振是指自由电子在金属和半导体之间的集体振荡。这种效应能够实现对光的聚集和充分利用。相比于纯材料衬底制备的紫外探测器，通过修饰金属纳米粒子产生的等离子体共振效应能够加快器件对光子的收集转换，提高响应度和响应速度。

以Ag NPs内部修饰的纳米TiO₂薄膜有源层为基体的快速响应紫外光探测器综合了TiO₂作为紫外探测器衬底的优异光电性能和金属纳米粒子等离子体共振速度快等优点，使器件响应时间和恢复时间得到有效改善，显示出在紫外探测器领域的独特优势和发展前景。

发明内容

本发明目的在于提供一种快速响应紫外光探测器及其制备方法。

本发明采用石英片作为衬底，以Ag NPs内部修饰的纳米TiO₂薄膜有源层基体材料制备紫外光探测器，可以有效缩短响应时间。同时本发明采用的工艺简单，适与半导体平面工艺兼容、易于集成、适于大批量生产，因而具有重要的应用价值。

本发明的快速响应紫外光探测器从下到上由石英片衬底、Ag NPs内部修饰的纳米TiO₂薄膜有源层基体、在该有源层基体上制备的Au插指电极组成，待测的紫外光从石英片衬底底部入射；其中石英片衬底的厚度为0.9～1.1mm，金属插指电极的指间距、指宽度、厚度分别为5～30μm、5～30μm、50～150nm；且Ag NPs内部修饰的纳米TiO₂薄膜有源层由如下步骤制备得到：

(一)纳米TiO₂溶胶的制备