[发明专利]基于共掺杂一维SiC纳米结构的高温紫外光电探测器制备方法

说明书

本发明提供了一种基于共掺杂一维SiC纳米结构的高温紫外光电探测器制备方法，步骤包括：对碳化硅单晶片掺杂得到铝氮共掺杂碳化硅；通过阳极电化学刻蚀法在铝氮共掺杂碳化硅表面形成一维碳化硅；取一维碳化硅溶解形成分散液滴于二氧化硅片上，分散剂挥发后在二氧化硅片表面形成分散平铺的一维碳化硅；在二氧化硅片上的一维碳化硅两端蒸镀高温合金电极；二氧化硅片退火氧化在一维碳化硅表面封装二氧化硅层。本发明提供的基于共掺杂一维SiC纳米结构的高温紫外光电探测器制备方法，制作简单、紫外光检测率高、能够适应高温环境且高温环境服役时间较长。

技术领域

本发明涉及无机非金属与信息材料技术领域，特别涉及一种基于共掺杂一维SiC纳米结构的高温紫外光电探测器制备方法。

背景技术

光电探测器的原理是由辐射引起被照射材料的电导率发生改变。光电探测器在军事和国民经济等领域具有广泛用途，主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等方面。

通常，凡禁带宽度或杂质离化能合适的半导体材料都具有光电效应，但要制造实用性光电器件还需考虑性能、工艺、价格等因素。碳化硅作为第三代半导体，其化学性质稳定、机械强度高，化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，在超级电容器和场发射阴极材料等领域得到了广泛应用。此外，碳化硅还具有较大的禁带宽度，表明光生载流子有足够的能量克服能量障碍，完成光电探测的任务，因此，碳化硅在光电探测领域具有重要地位。但较高的光生载流子复合率使其光能转换效能较低，较大的禁带宽度使其只能对阳光中的紫外光波段进行利用，而在高温紫外光的利用上受到极大限制，因此，这些缺点大大限制了其对光能的探测率。

目前大量材料被应用于光电探测器领域中，但它们普遍存在如下问题：(1)无光条件下载流子浓度过高，有光条件下载流子浓度过低，光响应能力差；(2)高温服役过程中容易被氧化，使用寿命大大缩短。

因此，目前亟需一种基于载流子浓度适中且高温服役时间长的材料的光电探测器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制作简单、紫外光检测率高、能够适应高温环境且高温环境服役时间长的基于共掺杂一维SiC纳米结构的高温紫外光电探测器制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于共掺杂一维SiC纳米结构的高温紫外光电探测器制备方法，包括如下步骤：

对碳化硅单晶片掺杂得到铝氮共掺杂碳化硅；

通过阳极电化学刻蚀法在铝氮共掺杂碳化硅表面形成一维碳化硅；

取一维碳化硅溶解形成分散液滴于二氧化硅片上，分散剂挥发后在二氧化硅片表面形成分散平铺的一维碳化硅；

在二氧化硅片上的一维碳化硅两端蒸镀高温合金电极；

二氧化硅片退火氧化在一维碳化硅表面封装二氧化硅层。

进一步地，所述对碳化硅单晶片掺杂得到铝氮共掺杂碳化硅包括：

以Al₂O₃为铝源，在温度为1000-1500℃、气压为10-500Pa、氩气气氛保护下对碳化硅单晶片掺杂1-10h，得到铝掺杂浓度为0.01-1mol％的铝掺杂碳化硅；

以N₂O₅为氮源，在温度为900-1300℃、气压为10-300Pa、氩气气氛保护下对铝掺杂碳化硅掺杂1-10h，得到氮掺杂浓度为0.01-1mol％的铝氮共掺杂碳化硅。

进一步地，所述碳化硅单晶片为绝缘型碳化硅，电阻≥10⁷Ω·cm，厚度≥500μm，晶型为3C、4H或6H型。