[发明专利]一种控制横向ZnO纳米线阵列紫外探测器均匀性的方法

权利要求书

1.一种提高横向ZnO纳米线阵列紫外探测器的纳米线阵列均匀性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将以硅衬底为基底，所述基底依次用丙酮和乙醇进行超声清洗，用氮气吹干，备用；

(2)制备绝缘衬底，采用PECVD方法在上述步骤(1)处理过的硅衬底上生长300nm二氧化硅绝缘层；

(3)对步骤(2)中所述的绝缘层依次用丙酮和乙醇进行超声清洗，用氮气吹干，备用；

(4)以叉指电极掩模板为模板，采用光刻工艺在步骤3中的绝缘层表面上使用光刻胶AZ5214进行图案化处理，使得光刻胶AZ5214的图形的截面为梯形结构，且呈倒梯形，即光刻胶AZ5214与二氧化硅绝缘层接触的底面面积小于上部非接触的截面面积，光刻胶AZ5214图形的侧面为具有坡度斜面；

(5)在步骤(4)中光刻后得到的二氧化硅绝缘层上通过磁控溅射的方法依次生长氧化锌种子层和金属电极；

(6)剥离步骤(5)的光刻胶，最终形成氧化锌种子层和金属电极侧面有一定坡度的台阶衬底；

(7)将1:1摩尔比例的六水合硝酸锌(Zn(NO₃)₂·6H₂O)和六次甲基四胺(HMTA)溶于去离子水中，搅拌均匀，配制成0.1mmol/L-2.5mmol/L的硝酸锌溶液作为前体溶液；

(8)步骤(7)所得前体溶液放入水热反应釜中，再将步骤(6)中衬底的电极面朝下浮于前体溶液表面，在80℃下反应生长ZnO纳米线，生长时间随种子层厚度和前体溶液浓度不同，纳米线生长速度不同，根据生长速度调节生长时间；

(9)将生长有ZnO纳米线的衬底取出，用去离子水反复冲洗，氮气吹干，此时，ZnO纳米线就以均匀桥接的方式连接两个电极条之间，就制备完成了ZnO纳米线阵列紫外探测器件的主要部分；

(10)通过扫描电子显微镜观察纳米线的形貌和通过电学测试得到I-V特性，若当前纳米线阵列在台阶处未达到均匀排列的形貌，则重新返回步骤(3)并对绝缘衬底进行退火处理；

(11)退火可使二氧化硅绝缘层的致密性和粗糙度发生改变，并继续步骤(4)-步骤(9)，观察步骤(9)得到的经过退火处理后对应的纳米线直径和器件I-V特性，确定二氧化硅绝缘层是否需要退火处理；

(12)经过步骤(9)或步骤(11)后，若纳米线阵列在台阶处成核点均匀排列，但中间桥接数量较少，说明台阶坡度较缓，则重新返回步骤(4)，改变光刻胶侧面图形坡度，使得纳米线生长分散角度发生变化，继续步骤(5)-步骤(9)，观察步骤(9)，对比不同坡度角度对应的纳米线阵列的均匀性和器件I-V特性，从中选取桥接数量最多的纳米线阵列对应的台阶坡度；

(13)经过步骤(12)后，纳米线阵列若仍未达到纳米线均匀布满两边电极的形貌，则重新返回步骤(5)调节ZnO种子层厚度，种子层厚度决定纳米线成核点的大小和数量，并继续步骤(6)--步骤(9)，观察步骤(9)得到的不同种子层厚度条件下对应的均匀纳米线阵列和I-V特性，从中选取最优种子层厚度。

2.按照权利要求1所述的一种提高横向ZnO纳米线阵列紫外探测器的纳米线阵列均匀性的方法，其特征在于，步骤(11)对二氧化硅绝缘衬底进行退火处理，改变衬底粗糙度，进而影响纳米线均匀性及器件特性，观察步骤(9)得到的不同退火条件对应的纳米线形貌和I-V特性，从中选取最均匀纳米线阵列和最优特性对应的最佳衬底退火条件。

3.按照权利要求1或2所述的一种提高横向ZnO纳米线阵列紫外探测器的纳米线阵列均匀性的方法，其特征在于，在得到最优退火条件之后，若纳米线仍未实现均匀桥接，则在步骤(12)改变光刻胶侧面图形坡度，使得纳米线生长分散角度发生变化，观察步骤(9)，对比不同坡度角度对应的纳米线阵列的均匀性和器件I-V特性，从中选取桥接数量最多的纳米线阵列对应的台阶坡度。

4.按照权利要求1或2所述的一种提高横向ZnO纳米线阵列紫外探测器的纳米线阵列均匀性的方法，其特征在于，在改变衬底粗糙度和光刻角度之后，若纳米线阵列若仍未达到纳米线均匀布满两边电极的形貌，则返回步骤(5)调节ZnO种子层厚度，种子层厚度决定纳米线成核点的大小和数量，观察步骤(9)得到的不同种子层厚度条件下对应的均匀纳米线阵列和I-V特性，从中选取最优种子层厚度。

5.按照权利要求1所述的一种提高横向ZnO纳米线阵列紫外探测器的纳米线阵列均匀性的方法，其特征在于，均匀桥接指的是桥接每一侧的ZnO纳米线阵列长短、粗细整齐均一，桥接两侧的ZnO纳米线阵列相互间隔交叉桥接。