[发明专利]一种全氧化物柔性光电探测器及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种全氧化物柔性光电探测器及其制备方法与应用。本发明通过依次将导电电极阵列、SrCoO_x薄膜、ZnO薄膜、导电电极阵列按顺序沉积于柔性衬底上，构建了一种全氧化物ZnO/SrCoOx无机薄膜异质结型的柔性紫外(UV)光电探测器，该柔性光电探测器对紫外光具有高响应度和极快的响应速度，并且具有零功耗和性能稳定的优点，在可穿戴设备，紫外成像和紫外探测领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种全氧化物ZnO/SrCoOx无机薄膜异质结型的柔性紫外(UV)光电探测器及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

半导体基光电探测器在通信、自动化控制、传感监测、射线探测等领域用途广泛，具有重要的经济价值和社会价值。为满足便携式轻型光电设备不断增长的需求，柔性且自供电的紫外(UV)光电探测器近年来引起了越来越多的关注。但是，开发具有高光敏性，快速响应时间，环保并与柔性基板兼容的具有成本效益的自供电紫外(UV)探测器仍然具有挑战性。

目前，柔性可穿戴电子器件快速发展，如何实现高性能的柔性光电探测器成为研究人员亟需解决的问题。有研究者提出多种半导体材料可用于紫外(UV)探测领域，制备具有P-N结结构的柔性光电探测器可能是解决上述问题的方法，如现有技术中采用NiO为P型半导体，构建了一种P-NiO/N-ZnO:Al异质结结构的紫外光电探测器，但发明人发现，其中NiO层采用旋涂制备，并且需要在高温下退火处理，无法实现在柔性衬底上大面积均匀制备。现有技术还构建了一种Cu/CuI/ZnO结构的紫外光电探测器，但发明人发现，其制备过程非常复杂，需要用到高腐蚀性的单质碘，制备工艺需要用多步化学过程，环境友好性较差。另外，Cu/CuI/ZnO结构紫外光电探测器的时间响应非常慢，应用性较差。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种全氧化物柔性光电探测器及其制备方法与应用。本发明通过依次将导电电极阵列、SrCoO_x薄膜、ZnO薄膜、导电电极阵列按顺序沉积于柔性衬底上，构建了一种全氧化物ZnO/SrCoOx无机薄膜异质结型的柔性紫外(UV)光电探测器，该柔性光电探测器对紫外光具有高响应度和极快的响应速度，并且具有零功耗和性能稳定的优点，在可穿戴设备，紫外成像和紫外探测领域具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面，提供一种全氧化物柔性光电探测器，依次包括柔性衬底，沉积于柔性衬底上的导电电极阵列，沉积于导电电极阵列上的SrCoO_x薄膜，沉积于SrCoO_x薄膜上的ZnO，沉积于ZnO薄膜上的导电电极阵列；

其中，SrCoO_x薄膜为P型半导体薄膜，ZnO薄膜为N型半导体薄膜，SrCoO_x薄膜与ZnO薄膜形成P-N结结构；N型ZnO和P型SrCoO_x膜之间的内置电场有助于光生载流子的分离和运输，而不需要任何外部偏压。此外，SrCoO_x薄膜可以在常温下生长，还显示出长期稳定性和良好的柔韧性。

导电电极阵列位于SrCoO_x薄膜和ZnO薄膜的两侧，两侧条状导电电极阵列相互垂直，形成正交电极结构。每个电极交叉处是一个独立的像素，利用正交垂直电极可以在衬底上制备出大面积异质结型探测器阵列，通过对每个像素点进行快速检测，可实现实时平面成像。

本发明的第二个方面，提供一种全氧化物柔性光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

(1)将柔性衬底裁剪为2cm×2cm的正方形,对裁剪后的衬底进行清洗，清洗过程如下：将衬底依次浸泡到丙酮、乙醇、去离子水中超声，取出后用干燥的N₂吹干；