[发明专利]一种用于调控p-Si/n-ZnO薄膜异质结电学性能和光电输出的方法

说明书

一种用于调控p‑Si/n‑ZnO薄膜异质结电学性能和光电输出的方法，涉及半导体异质结器件领域，包括悬臂梁式的应变机构，应变机构包括夹片结构和运动结构，p‑Si/n‑ZnO薄膜异质结器件作为悬臂梁，运动结构包括压片器和运动电机，压片器可随运动电机移动，运动电机可以精确控制运动距离并实现锁定定位，运动电机控制所述压片器下压，造成悬臂梁的弯曲，悬臂梁的弯曲形变会等效一部分在p‑Si/n‑ZnO薄膜异质结器件的厚度方向上，从而造成纵向压应变的产生，随着运动电机行程的变化，本发明制备高质量的p‑Si/n‑ZnO薄膜异质结器件，并提供在压电电子学和压电光电子学框架内调控器件的电子学和光电子学性能方案，这在一定程度上拓宽了压电电子学和压电光电子学的应用范围。

技术领域

本发明涉及半导体异质结器件领域，具体涉及一种用于调控p-Si/n-ZnO薄膜异质结电学性能和光电输出的方法。

背景技术

半导体异质结器件可以广泛应用于电子器件、光伏电池、集成电路以及探测传感等领域，应用场景极为广阔。压电电子学和压电光电子学是近年来发展的用于调控异质结器件电子学和光电子学性能的系统性理论，通过将材料的半导体性质和压电性质有机的结合在一起，利用压电效应产生的压电极化电荷来定向地调控半导体异质结界面处的电子-空穴对的产生、分离、输运以及复合过程中的行为，从而改变异质结的电子学和光电子学性能。

当前，在压电电子学和压电光电子学理论框架内实施用于提升特定异质结电子学性能和光电子学性能的具体方案已有多例，如《一种提高BFO/ZnO异质结器件光电响应的方法》

(CN110246958A)中所述，该案例针对铁电薄膜BFO/ZnO纳米线异质结器件提供了具体的解决方案，通过对器件施加竖直方向的压应变，通过纳米线发生应变时产生的压电势来促进BFO/ZnO异质结的结区内载流子的分离，从而增强异质结器件的光电性能。

刚性、薄膜、pn结型器件是一类重要的异质结器件。刚性主要是描述其基底的特征，相较于柔性基底，刚性基底拥有更小的应变范围，这就意味着器件本身可以工作在小的应变区间内，这可以和通常应变范围较大的柔性基底器件形成互补，增加实际应用场景；薄膜主要是描述异质结器件的成结材料类型，除薄膜外还有纳米线、纳米棒等类型可选，薄膜的引入一方面可以兼容现有的微纳加工工艺，另一方面来看整体性更强的薄膜材料有助于压电势的积累而使器件拥有更好的压电电子学和压电光电子学性能；pn结型的选择是相对于同属异质结的肖特基结型而言的，二者的成结效应不同，性能在多方面存在显著差异。总而言之，刚性、薄膜、pn结型压电电子学和压电光电子学器件具有性能优异、整体性强、同现有工艺结合紧密、应用场景广泛等特征，研究前景广阔且应用价值较大。

因为还没有找到有效途径对刚性、薄膜、pn结型器件施加足够大的有效应变，因此根据目前已有的应用资料描述，尚未出现在压电电子学和压电光电子学框架内实施用于调控刚性、薄膜、pn结型器件电子学和光电子学性能的案例。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于调控p-Si/n-ZnO薄膜异质结电学性能和光电输出的方法。

技术方案为：包括悬臂梁式的应变机构，应变机构包括夹片结构和运动结构，p-Si/n-ZnO薄膜异质结器件作为悬臂梁，运动结构包括压片器和运动电机，压片器可随运动电机移动，运动电机可以精确控制运动距离并实现锁定定位，运动电机控制所述压片器下压，造成悬臂梁的弯曲，悬臂梁的弯曲形变会等效一部分在p-Si/n-ZnO薄膜异质结器件的厚度方向上，从而造成纵向压应变的产生，随着运动电机行程的变化，等效的形变也会发生变化，其中，p-Si/n-ZnO薄膜异质结器件的最底层为p型硅衬底，其次为并列且互不接触的ZnO薄膜层和ITO薄膜电极II，在ZnO薄膜层的上方还附着一层ITO薄膜电极I。