[发明专利]紫外光敏传感器、其制备方法、紫外光敏器件及紫外光检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及基于氧化锌的紫外光传感器及其制备方法与应用。

背景技术

氧化锌材料具有3.7eV的禁带宽度，材料电阻只对180nm-365nm波长的紫外光具有响应，对可见光及红外光没有响应，是很好的宽禁带光敏材料。用纯氧化锌材料制作的紫外光传感器能够很好的避免紫外波段以外的其它波段光线的干扰，从而有效避免误报警的出现。

现有的紫外光传感器信号采集方式，是通过光敏材料在光照激发下达到稳定态，以不同光照下光敏材料电阻的差异性表征光强度的不同。

在这种信号采集方式的基础上，现有的紫外光敏器件产品，以GaN类和冷阴极管类紫外光传感器为主。GaN类器件主要以GaN为光敏材料，以成本高昂的GaN作为衬底，同时由于工艺技术的问题，GaN无法形成大面积的光敏材料，也限制了该类紫外器件的受光面积。雪崩型光电管类产品虽然具有灵敏度高，测试精度高等优点，但是需要在高电压(220V以上)下才能进行工作，同时，雪崩型光电管具有需要真空封装，易破损，体积大，使用寿命不长，成本高等缺点，不适用于便携式装备和普通对测试精度要求不高的环境。硅类衬底上的氧化锌产品，具有较好的光响应，但是因为硅本身是窄禁带材料，对可见光具有响应，会造成器件对紫外波段以外的其他光的误响应。而氧化锌通过溅射等工艺制作在绝缘衬底上，其响应速度极慢，无法满足快速测试的需求。

另外，无论是制作在Si衬底上还是制作在其它绝缘类衬底上的氧化锌紫外传感器，因为氧化锌材料本身的紫外响应特点，导致在光态下，光敏材料光态电阻达到稳定的时间很长，很难快速确定稳定值。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供一种紫外光敏传感器的制备方法，由该方法制备得到的紫外光敏传感器，应用该紫外光敏传感器的紫外光敏器件，以及基于该紫外光敏器件所实现的紫外光检测方法。

第一方面，本发明提供了一种紫外光敏传感器的制备方法，包括：

(1)制作电极：在ITO导电玻璃表面制作第一电极和第二电极，第一电极和第二电极互不接触；

(2)制备氧化锌悬浮液：将粘结剂加入到有机溶剂中充分溶解得到粘结剂溶液，然后向其中加入氧化锌纳米粉体，混合均匀得到氧化锌悬浮液；

(3)制作氧化锌感光薄膜：将步骤(2)制备的氧化锌悬浮液喷涂至步骤(1)制作的第一电极和第二电极表面以形成氧化锌感光薄膜；

(4)热处理与封装。

第二方面，本发明提供了采用上述方法制备的紫外光敏传感器，包括：氧化锌感光薄膜，第一电极和第二电极；其中，

所述氧化锌感光薄膜用于探测紫外光；

所述第一电极和所述第二电极互不接触，位于所述氧化锌感光薄膜的同一侧，作为所述紫外光敏传感器的电信号输出端。

第三方面，本发明提供了一种紫外光敏器件，包括光敏元件模块和信号采集模块；其中，

所述光敏元件模块是本发明第一方面的制备方法制备得到的紫外光敏传感器或本发明第二方面的紫外光敏传感器，用于在待测光照下光敏电阻产生阻值变化并输出电信号；

所述信号采集模块用于采集和处理与所述光敏电阻串联的分压电阻输出的分压，根据相邻固定时间段内的分压差值，确定是否刷新显示；

所述光敏元件模块通过引出电极与所述分压电阻串联连接。

第四方面，本发明提供了一种应用上述紫外光敏器件的紫外光检测方法，包括：

(1)在待测光照射下，光敏元件模块的光敏电阻产生阻值变化而输出电信号；

(2)信号采集模块采集和处理与所述光敏电阻串联的分压电阻输出的分压，根据相邻固定时间段内的分压差值，确定是否刷新显示。

相对于现有技术，本发明的技术方案具有如下优点：

(1)采用氧化锌粉体为原料，在有机溶剂中制备氧化锌悬浮液，通过将该悬浮液喷涂于电极表面来制作感光薄膜，使得本发明的制备方法工艺简单、成本低廉、适合大规模工业化生产。

(2)本发明的紫外光敏传感器以氧化锌为光敏材料，可以有效避免紫外光波段以外的其它波段光对传感器的干扰；相对于传统的紫外光敏传感器，本发明的紫外光敏传感器能够很好的避免可见光的干扰，相对于现有GaN类紫外光敏传感器，本发明的紫外光敏传感器具有很好的成本优势。

(3)本发明的紫外光敏器件以及基于该器件的紫外光检测方法，克服了氧化锌光电电阻稳定缓慢导致的数据采集时间过长的缺点，可实现稳定快速取值，和稳定表征紫外光强度。

附图说明

图1是本发明的紫外光敏传感器制备方法的工艺流程图；