[发明专利]基于二氧化钛/钛酸锶异质结的紫外光探测器及制备方法

权利要求书

1.一种基于TiO₂/SrTiO₃异质结有源层的金属-半导体-金属结构光伏型紫外光探测器，其特征在于：从下到上依次包括超薄硅片衬底(5)、采用溶胶凝胶法在硅片衬底(5)上生长的纳米SrTiO₃薄膜(4)与纳米TiO₂薄膜(3)构成的TiO₂/SrTiO₃异质结有源层、在TiO₂/SrTiO₃异质结有源层上用磁控溅射法制备的Au插指电极(2)，待探测的紫外光(1)从金属插指电极(2)的上方入射。

2.如权利要求1所述的一种基于TiO₂/SrTiO₃异质结有源层的金属-半导体-金属结构光伏型紫外光探测器，其特征在于：硅片衬底的厚度为0.5～2mm，纳米SrTiO₃薄膜的厚度为100～200nm，纳米TiO₂薄膜的厚度为10～50nm；金属插指电极的指间距、指宽度、厚度分别为5～30μm、5～30μm、0.05～0.15μm。

3.权利要求2所述的基于TiO₂/SrTiO₃异质结有源层的金属-半导体-金属结构光伏型紫外光探测器的制备方法，其步骤如下：

(1)采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO₂溶胶和纳米SrTiO₃溶胶；

(2)衬底的处理

分别用丙酮、乙醇棉球擦拭硅片至干净，再将硅片依次置于丙酮、乙醇和去离子水中，分别超声清洗5～10分钟，最后用氮气吹干；

(3)TiO₂/SrTiO₃异质结有源层的制备

采用旋涂的方法将陈化后的纳米SrTiO₃溶胶旋涂在处理后的硅片上形成薄膜，旋涂速度为2500～3500转/分钟，之后将薄膜在100～120℃下烘干10～30分钟，再放入马弗炉中于550～700℃下烧结2～4小时后自然冷却至室温；重复上述旋涂与烧结过程3～5次，从而在硅片衬底上制备得到100～200nm厚的纳米SrTiO₃薄膜；

然后采用同样的旋涂方法将陈化后的纳米TiO₂溶胶旋涂在SrTiO₃薄膜上，经过相同温度烧结；再重复纳米TiO₂溶胶的旋涂与烧结过程1～3次，从而在SrTiO₃纳米薄膜上得到厚度为10～50nm的纳米TiO₂薄膜，由此得到TiO₂/SrTiO₃异质结有源层；

(4)制备Au金属插指电极

在TiO₂/SrTiO₃异质结有源层上旋涂一层厚度为1～2μm的正型光刻胶，70～90℃条件下前烘10～30分钟；然后在光刻机上，将与插指电极结构互补的掩膜板与旋涂的光刻胶层紧密接触，曝光光刻胶40～50秒，经过10～15秒的显影，最后在120～130℃下坚膜5～20分钟，从而在TiO₂/SrTiO₃异质结有源层上得到所需要的光刻胶插指电极图形；

然后再将表面有光刻胶插指电极图形的硅片衬底置于真空室中，抽真空至2.0×10^-3～4.0×10^-3Pa；然后通Ar气，溅射气压为0.4～1.0Pa，溅射功率为50～100W，溅射时间5～20分钟，溅射靶为Au靶；最后将硅片衬底置于丙酮中超声5～30秒，未被曝光的光刻胶及覆盖其上的金属即被剥离，再将器件用去离子水冲洗后吹干，从而制备得到基于TiO₂/SrTiO₃异质结的金属-半导体-金属平面结构紫外光探测器，其中金属插指电极的指间距、指宽度、厚度分别为5～30μm、5～30μm、0.05～0.15μm。