有机/金属肖特基结堆栈热电子光电探测器及制作方法
专利汇可以提供有机/金属肖特基结堆栈热电子光电探测器及制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及光电探测器制作领域，一种有机/金属 肖特基结 堆栈的热 电子 光电探测器，由 阳极 层、成核诱导层、肖特基结组、 阴极 层组成，阳极层为铟 锡 氧 化物ITO，单个肖特基结由8纳米±0.05纳米的 银 金属层和5纳米±0.02纳米的8-羟基喹啉 铝 Alq3有机 半导体 层构成，重复单个肖特基实现多个肖特基结堆栈的结构，阴极层为100纳米±0.2纳米厚的银层。本发明还涉及一种有机/金属肖特基结堆栈的热电子光电探测器制备方法。本发明中设计的光电探测器，在不加 偏压 的条件下，随着肖特基结数量的增加，暗 电流 保持在-4×10-6安。，下面是有机/金属肖特基结堆栈热电子光电探测器及制作方法专利的具体信息内容。
1.一种有机/金属肖特基结堆栈的热电子光电探测器，由阳极层、成核诱导层、肖特基结、阴极层组成，其特征在于：阳极层为铟锡氧化物ITO，单个肖特基结由 8纳米 ±0.05纳米的银金属层和 5 纳米 ±0.02纳米的8-羟基喹啉铝Alq3有机半导体层构成，重复单个肖特基实现多个肖特基结堆栈的结构，阴极层为100 纳米 ±0.2纳米厚的银层。
2.一种制作权利要求 1 所述的有机/金属肖特基结堆栈的热电子光电探测器的方法，其特征在于按照如下的步骤进行：
步骤一、将氧化铟锡导电玻璃进行搓洗，并用去离子水、无水乙醇、丙酮、异丙醇在超声清洗干净传入蒸镀炉，当压强降到0.0005帕以下时开始蒸镀；
步骤二、 打开样品旋转，以 0.01 纳米/秒的速率蒸镀 1 纳米 ±0.01纳米厚的MoO3 成核诱导层，然后以 0.7 纳米/秒高速率蒸镀 8 纳米±0.05纳米的银膜，接着以0.01 纳米/秒的速率蒸镀5纳米 ±0.02纳米厚的Alq3，至此镀完单周期肖特基结，继续重复Ag和Alq3层的制备来实现多周期结构，最后蒸镀 100 纳米 ±0.2纳米的金属银作为阴极。
3.根据权利要求2 所述的制作一种有机/金属肖特基结堆栈的热电子光电探测器的方法，其特征在于：步骤二中，蒸镀透明银薄膜之前，先在ITO玻璃上蒸镀 1 纳米厚的MoO3成核诱导层，并且以 0.7 纳米/秒的高速率以利于 8 纳米的银成膜。
4.根据权利要求 2 所述的制作一种有机/金属肖特基结堆栈的热电子光电探测器的方法，其特征在于：步骤二中，连续交替蒸镀Ag和Alq3，以形成多个肖特基结的堆栈。
有机/金属肖特基结堆栈热电子光电探测器及制作方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
MoO3：500 毫克
Alq3：200 毫克
无水乙醇：500 毫升
丙酮：250 毫升
去离子水：2000 毫升
异丙醇：300 毫升
洗洁精：2±0.5 毫升
导电玻璃（氧化铟锡ITO）：25 毫摩尔/升×25 毫摩尔/升×1 毫摩尔/升
本发明有机光电探测器件为四层结构，分别为阳极、成核诱导层、肖特基结组[(Ag/Alq3)×n]、阴极构成，阳极层为ITO透明电极，该电极制备在玻璃衬底上，作为基底层，阳极层上方为成核诱导层，即MoO3 层；成核诱导层上方为肖特基结，由Ag层与Alq3 构成；其上为Ag阴极层。
对制备所需的化学物质材料要进行精选，并进行质量、纯度、浓度、细度、精度控制：（毫克）
Ag：固态颗粒，φ2*5 毫米纯度 99.99%
MoO3：固态粉体，粉体粒径≤28 微米纯度 99%
Alq3：固态粉体，粉体粒径≤28 微米纯度 98%
无水乙醇：液态液体，纯度 99.99%
丙酮：液态液体，纯度 99.5％
去离子水：液态液体，纯度 99.99％
异丙醇：液态液体，纯度 99.5％
导电玻璃（氧化铟锡ITO）：氧化铟锡 ITO，固态固体，透射率86％，方阻 10 Ω/□，表面粗糙度 Ra 0.16 - 0.32 纳米
（2）导电玻璃预处理
1) 氧化铟锡导电玻璃置于有SDS（十二烷基硫酸钠）粉和洗洁精的混合溶液中超声1小时；
2) 带一次性手套反复搓洗氧化铟锡导电玻璃正反面，直到用去离子水冲洗正反面形成水膜为止；
3) 将导电玻璃置于超声波清洗器中，加入去离子水，超声清洗15 分钟；
4) 将导电玻璃置于超声波清洗器中，加入丙酮，超声清洗15 分钟；
5) 将导电玻璃置于超声波清洗器中，加入异丙醇，超声清洗15 分钟；
（3）真空蒸镀、形态转换、气相沉积、薄膜生长、制备有机光电探测器件
1) 制备在真空蒸镀炉中进行；
2) 放置导电玻璃
打开真空蒸镀炉，将导电玻璃固定于炉腔顶部的转盘上，导电玻璃氧化铟锡面朝下；
3) 将 1000 毫克的高纯银颗粒置于钽舟中，500 毫克的三氧化钼置于氮化硼坩埚中，
200 毫克的喹啉铝置于石英坩埚中；
4) 调整炉壁上的石英测厚探头、石英监测探头，使石英测厚探头对准转盘上的导电玻璃，使石英监测探头分别对准 Ag，MoO3 和 Alq3；
5) 关闭真空蒸镀炉舱门，并密封；
6) 开启机械真空泵、分子真空泵，抽取炉腔内空气，使炉内真空度≤0.0005 帕，并保持恒定；
7) 开启转盘，导电玻璃随之转动，转盘转速 8 转/分钟；
8) 开启石英测厚探头；
9) 蒸镀三氧化钼成核诱导层：
开启盛有 MoO3 的氮化硼坩埚加热电源，升温至 630℃左右，使MoO3 由固态升华至气态，气态分子在导电玻璃氧化铟锡上沉积生长，成平面膜层，调节氮化硼坩埚加热电源控制按键，增加温度，使薄膜生长速率维持在 0.01 纳米/秒，膜层厚度为 1 纳米 ±0.01 纳米；
10) 蒸镀透明银薄膜：
开启盛有银的钽舟电源，使银由固态升华至气态，气态分子在MoO3 成核诱导层上沉积生长，成平面膜层，调节钽舟电源控制旋钮，增大电流，使薄膜生长速率维持在 0.7 纳米/秒，膜层厚度为 8 纳米±0.05 纳米；
11) 蒸镀喹啉铝：
开启盛有 Alq3 的石英坩埚加热电源，升温至 150 ℃后，开始一次升5℃缓慢升温至
190 ℃左右，此时，Alq3 粉末开始由固态升华为气态，气态分子在薄银层上沉积生长，成平面膜层，调节石英坩埚加热电源控制按键，增加温度，使薄膜生长速率维持在 0.01 纳米/秒，膜层厚度为 5 纳米 ±0.02 纳米；
12) 重复步骤 10 和 11 ，交替蒸镀 Ag/Alq3 薄膜以形成叠加的多肖特基结构；
13) 蒸镀厚银电极：
首先转动炉腔顶部的掩膜变换转盘，调整为电极掩膜；开启盛有银的钽舟电源，使银由固态升华至气态，气态分子在 MoO3 成核层上沉积生长，成平面膜层，调节钽舟电源控制旋钮，增大电流，使薄膜生长速率维持在 0.7 纳米/秒，膜层厚度为 100 纳米 ±0.2 纳米；
在 9-13 制备过程中，石英测厚探头测量蒸镀厚度，并由显示屏显示其厚度值；
在 9-13 制备过程中，中间观察窗观察蒸镀过程和状况；
在 9-13 制备过程中，蒸镀材料通过加热升华，形态转换，在导电玻璃氧化铟锡面上气相沉积，生成平面膜层；
14) 真空状态下随炉静置冷却
膜层蒸镀完成后，有机光电探测器在真空炉中静置冷却 30 分钟；
15) 收集产品：有机/金属肖特基结堆栈的热电子光电探测器
关闭分子真空泵、机械真空泵；
开启进气阀；
打开蒸镀舱舱门；
取出制备了OPD器件的导电玻璃，即：Ag/Alq3 肖特基结堆栈的有机热电子光电探测器。
紫外可见分光光度计 UV-2600 用于表征薄膜在 300 1200 纳米 波段的光吸收性~
能；Thorlabs M375L4 和 M660L4 LED 光源测试器件在 0 伏偏压下的暗电流曲线和恒光照电流曲线；函数信号发生器RIGOL DG1022U 用于调制光源，使光源以某个频率周期性光照，安捷伦多通道数字源表 B2902A 用于测试器件的响应。
375 纳米与 94.5毫瓦/平方厘米的 660 纳米波长光照射下，器件光电流均随肖特基结数的增加而增大，增大的光电流源于肖特基结的堆栈。由于金属银的功函数为 4.26 电子伏，Alq3 的 HOMO 与 LUMO 能级分别为 3.0 电子伏和 5.7 电子伏，金属与半导体费米能级的不同，接触后会形成肖特基结，而我们制备的器件中为多个金属半导体接触，故形成了多个肖特基结堆栈。经入射光照射后会激发多层MS结构产生传导型表面等离激元共振效应，这些金属表面等离激元激发的热电子需要隧穿多个肖特基结后到达两端电极形成的光电流。综合以上分析，通过肖特基结的堆栈光电探测器的光吸收效率提高，从而使得器件的亮电流提高，最终得到了一种有机/金属肖特基结堆栈的热电子光电探测器。
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