[发明专利]n型掺杂ZnS准一维纳米结构薄膜光电导型紫外探测器及制备方法

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n型掺杂ZnS准一维纳米结构光电导型紫外探测器及制备方法。

背景技术

紫外探测器广泛应用于天文学、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检测等。硫化锌ZnS是最重要的II-VI族直接带隙半导体之一，禁带宽度为3.7eV，具有压电、红外透明及良好的发光性能，一直是受到广泛研究的材料，在电子显示器件、紫外探测器、太阳能电池、红外窗口及激光和催化等众多领域中有广泛的应用。由于ZnS禁带宽度在紫外范围内，是制作紫外探测器件的理想材料之一。与传统ZnS薄膜和体材料相比，ZnS纳米材料具有高晶体质量、小尺寸、大比表面积、高量子效率以及量子尺寸效应等优良特性，可应用于构筑高性能的纳米紫外探测器。当前对于ZnS的研究和报道主要集中于各种纳米结构的合成以及研究硫化锌材料的形成机制，而对一维ZnS纳米的在电输运特性和光电应用中研究较少。关于ZnS准一维纳米材料UV探测研究并不多，已检索到的相关报道有Fang等研究了本征ZnS纳米带光电导型UV探测器[X.S.Fang，Y.S.Bando，M.Y.Liao，U.K.Gautam，C.Y.Zhi，B.Dierre，B.D.Liu，T.Y.Zhai，T.Sekiguchi，Y.Koide，D.Golberg，Adv.Mater.2009，21，2034.X.S.Fang，Y.Bando，M.Y.Liao，T.Y.Zhai，U.K.Gautam，L.Li，Y.Koide，D.Golberg，Adv.Funct.Mater.2010，20，500.]，但此类UV探测器的低响应速度和小响应度，使其难以真正得到应用。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种n型掺杂ZnS准一维纳米结构薄膜光电导型紫外探测器及制备方法，以期能够实现波长小于335nm的紫外探测，响应度高达10⁶AW^-1，且能够制备成全透明紫外探测器。

本发明通过如下方式实现：

本发明n型掺杂ZnS准一维纳米结构薄膜光电导型紫外探测器的结构特点是所述紫外探测器自上而下依次由叉指电极，n型掺杂ZnS准一维纳米结构薄膜和绝缘衬底迭置而成。

本发明n型掺杂ZnS准一维纳米结构薄膜光电导型紫外探测器的结构特点也在于：

所述叉指电极为ITO电极或AZO电极。

所述叉指电极的宽度为10μm-100μm，厚度为50nm-200nm，叉指电极相邻电极之间的间距为5μm-100μm。

所述n型掺杂ZnS准一维纳米结构薄膜中的n型掺杂ZnS是指Cl、Al、Ga或In掺杂ZnS。

所述绝缘衬底为石英玻璃、或为表面长有氧化硅的硅片、或为表面镀有氮化硅的硅片。

本发明n型掺杂ZnS准一维纳米结构薄膜光电导型紫外探测器的制备方法的特点是按如下步骤进行：

a、用酒精或丙酮挥发性溶剂为分散液，将n型掺杂ZnS准一维纳米材料加入分散液中，超声震荡使n型掺杂ZnS准一维纳米材料均匀悬浮在分散液中；

b、将含有n型掺杂ZnS准一维纳米材料的分散液旋涂在绝缘衬底上，经挥发形成ZnS纳米结构薄膜；

c、利用光刻方法在涂有ZnS纳米结构薄膜的衬底上光刻出叉指电极的图形；

d、通过磁控溅射或脉冲激光沉积方法在叉指电极的图形上制备形成叉指电极。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明紫外探测器以n型掺杂ZnS准一维纳米结构薄膜为紫外敏感层，只对小于335nm波长光敏感，也就是说本发明探测器只对紫外光有响应，对可见光没有响应，因而消除了因可见光的存在，并且难于进行分辨而对紫外探测造成的影响；

2、本发明利用AZO或ITO透明叉指电极和纳米结构薄膜更增强了受光面积，提高了紫外光响应度，同时使用ZnS做为光敏材料，环保可靠。

3、本发明结构简单，灵敏度高，成本低，易于实现等优点。

附图说明

图1为n型掺杂ZnS准一维纳米结构薄膜光电导型紫外探测器的结构示意图；

图2为实施例1中Cl掺杂ZnS纳米线薄膜光电导型紫外探测器光谱响应曲线；

图3为实施例1中Cl掺杂ZnS纳米线薄膜光电导型紫外探测器的响应回复曲线；

图4为实施例1中Cl掺杂ZnS纳米线薄膜光电导型紫外探测器的不同频率下增益曲线；

图5为实施例2中Ga掺杂ZnS纳米带薄膜光电导型紫外探测器的响应回复曲线；