[发明专利]一种硅基光电探测器及制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅基光电探测器及制备方法和用途。

背景技术

内光电效应是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。光电探测器是应用内光电效应制成的将光信号转换成电信号的器件。光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。

当照射的光子能量                                                等于或大于半导体的禁带宽度时，光子能够将价带中的电子激发到导带，从而产生导电的电子、空穴对，这就是本征光电导效应。这里是普朗克常数，是光子频率，是材料的禁带宽度（单位为）。因此，本征光电导体的响应长波限为==()，式中为真空中的光速。本征光电导材料的长波限受禁带宽度的限制。

通常的光电探测器为Si掺杂形成p-n结，如Si太阳能电池，或者金属氧化物的半导体材料，如氧化锌、二氧化钛等，有着紫光能量的禁带宽度，从而吸收光，产生内光电效应。存在着纯度，掺杂量，化学稳定性，抗腐蚀性方面的问题。

而本发明则采用附着SiO₂薄膜的Si片作为基体，再在SiO₂上镀一层有间隙的Au膜作为电极，分别引出导线，形成光电探测器。本探测器具有结构机械性能好、物化性质稳定、易加工、灵敏度高，响应速度快等优点。

发明内容

本发明目的在于，提供一种硅基光电探测器及制备方法和用途，该探测器由下至上为Si基体，SiO₂薄膜，Au薄膜电极， SiO₂层为Si层表面热氧化得到，Au膜为真空溅射在SiO₂层上，导线与Au电极通过银浆粘结制成，其中Si片厚度为150-675，SiO₂层厚度为50-500，Au膜厚度为30-300，电极间隙宽度为2-2，该光电探测器用于紫外或可见波段的光信号转换成电信号的传感器。该光电探测器具有结构简单、成本低、机械性能好、物化性质稳定、易加工、保存等优点。不仅具有较高的灵敏度还具有响应时间短（小于400）的优点，并且有很好的稳定性、可靠性。

本发明所述的一种硅基光电探测器，该探测器由下至上为Si基体（1），SiO₂层（2），Au薄膜电极（3），SiO₂层（2）为Si基体（1）表面热氧化得到，Au膜（3）为真空溅射在SiO₂层（2）上，导线与Au电极通过银浆（4）粘结制成，其中Si基体（1）厚度为150-675，SiO₂层（2）厚度为50-500，Au膜（3）厚度为30-300，电极间隙宽度2-2。

所述硅基光电探测器的制备方法，采用真空镀膜方式，具体操作步骤按下进行：

a、将附着SiO₂层（2）的Si基体（1）切割成长方形片，用去离子水、丙酮、乙醇分别梯度清洗，时间10，再用等离子清洗仪清洗10，将表面清洗干净；

b、将SiO₂/Si片置于等离子溅射仪中，SiO₂层（2）面向上，在SiO₂层（2）表面采用真空镀膜镀Au膜（3）；

c、用细针划线、撕去胶带或滤纸擦拭的方法除去部分的Au，Au膜（3）之间形成一个间隙，使Au膜（3）成为2个电极，用银浆（4）粘接引出导线，即可得到所述硅基光电探测器。

步骤a中所述Si基体（1）为p型单晶Si，取向为<111>面。

步骤b中的真空镀膜为等离子溅射。

所述硅基光电探测器的用途，该光电探测器用于紫外或可见波段的光信号转换成电信号的传感器。

原则上，采用一般的Si基体和镀膜方法都可以制备光电探测器，优选p型单晶Si取向为<111>面，电阻率小于1，Si片厚度介于150-675，SiO₂膜厚200。

本发明中附着SiO₂膜的Si基片，Au靶材，有机试剂可采用市售的材料和试剂。

由本发明所述的光电探测器的光谱响应范围可以用作紫外、可见波段的光信号转换成电信号的传感器，如利用有光无光条件下的伏安特性不同制作光电计数器。

附图说明

图1为本发明硅基光电探测器结构；

图2为本发明表面Au膜及间隙SEM图；