一种垂直结构的ZnO紫外光电导探测器的制备方法
专利汇可以提供一种垂直结构的ZnO紫外光电导探测器的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种制备高性能垂直结构的ZnO紫外光电导探测器的方法。该方法利用在蓝 宝石 或 石英 衬底上依次沉积ITO 薄膜 和ZnO薄膜；再对薄膜在 氧 气氛中对ZnO薄膜进行400℃ 热处理 ，改善了ZnO薄膜的光电响应特性；然后将ZnO薄膜层 腐蚀 后露出ITO薄膜形成ZnO 台面 ；最后在ZnO台面上沉积金属Al作为欧姆 接触 电极 ，以此获得了垂直结构的ZnO紫外光电导探测器。整个制备过程简单，成本低廉，易于控制，有利于光电集成，且容易产业化，有很高的实用价值。，下面是一种垂直结构的ZnO紫外光电导探测器的制备方法专利的具体信息内容。
1.一种垂直结构ZnO紫外光电导探测器的制备方法，其特征在于，该 方法包括下列步骤：
1)将衬底按照常规工艺清洗并烘干，以去除表面吸附的杂质和水蒸汽， 再将其放入真空系统中，使之平行于ITO或ZnO陶瓷靶材放置，距离约为 7cm左右；
2)预抽真空到10-4Pa，缓慢通入氧气和氩气，同时调节的氧气和氩气 流量比到约1∶2左右，把两者的混合气体通入真空室，再使真空室气压保 持为1Pa～1.5Pa；
3)打开射频源，调节射频功率为100W～200W，依次开始生长ITO薄 膜和ZnO薄膜，其中，ITO薄膜的厚度为150nm-200nm，ZnO薄膜的厚度 为600nm；
4)然后，将样品水平放置在石英炉内，系统抽真空后，再通入高纯O2， 并缓慢升温至400℃保持一个小时，进行后退火处理；
5)对后退火处理的样品用浓度约为20％的NH4Cl溶液进行腐蚀，直至 露出ITO薄膜，形成ZnO台面；
6)最后在ZnO台面上表面沉积厚度为200nm的金属Al作为欧姆接触 电极，从而得到垂直结构的ZnO紫外光电导探测器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的ZnO陶瓷靶材的纯 度为99.999％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的衬底(1)的材料为 石英或蓝宝石。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ITO薄膜层(2)为 掺Al的ZnO透明导电薄膜或掺Ga的MgZnO透明导电薄膜。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的ZnO薄膜(3)选 用半导体带系较窄的MgZnO薄膜。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的欧姆接触电极(4) 为金属Al或透明导电薄膜ITO。
技术领域
本发明属于光电探测领域，涉及一种垂直结构的ZnO紫外光电导探测 器的制备方法。
背景技术
由于ZnO(Eg＝3.34eV)相比于其他III-V族宽禁带化合物半导体有很 多优势，例如在室温下具有更高的激子束缚能(60meV)，可以在较低温度下 生长(100～750℃)；国外有理论报道，认为与GaN探测器相比较，ZnO探 测器的响应度会更高，约为103倍。ZnO还具有很高的抗辐射性，并且全固 态的ZnO紫外探测器，相比于其他常规探测器来说，更适合应用于恶劣的外 界环境。因此，对于ZnO基紫外探测器的研制，已引起研究人员的广泛重 视。然而由于P型ZnO较难制备，可靠性和重复性也较差，ZnO基紫外探 测器的研究主要集中在光导型探测器的制备。另外，由于垂直结构的探测器 单元制备简单，易于集成等优点，也使其成为了研究的热点。
发明内容
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种垂直结构的ZnO紫外光电导探测器的制备方法，其特征在于，该 方法包括下列步骤：
1)将石英或蓝宝石衬底按照常规工艺清洗并烘干，以去除表面吸附的杂 质和水蒸汽，再将其放入真空系统中，使之平行于ITO或ZnO陶瓷靶材放 置，距离约为7cm左右；
2)预抽真空到10-4Pa，缓慢通入氧气和氩气，同时调节的氧气和氩气流 量比到约1∶2左右，把两者的混合气体通入真空室，再使真空室气压保持 为1Pa～1.5Pa；
3)打开射频源，调节射频功率为100W～200W，依次开始生长ITO薄 膜和ZnO薄膜，其中，ITO薄膜的厚度为150nm-200nm，ZnO薄膜的厚度 为600nm；
4)然后，将样品水平放置在石英炉内，系统抽真空后，再通入高纯O2， 并缓慢升温至400℃保持一个小时，进行后退火处理；
5)对后退火处理的样品用浓度约为20％的NH4Cl溶液进行腐蚀，直至 露出ITO薄膜，形成ZnO台面；
6)最后在ZnO台面上沉积厚度为200nm左右的金属Al作为欧姆接触 电极，从而制备了垂直结构的ZnO紫外光电导探测器。
本发明的方法可以制备出一种垂直结构的的ZnO紫外光电导探测器， 整个制备过程简单，成本低廉，易于控制，有利于光电集成，且容易产业化， 有很高的实用价值。
附图说明
图1是垂直结构ZnO紫外光电导探测器的示意图。
图2是本发明制备的ZnO探测器的明、暗电流曲线。
图3是本发明制备的ZnO探测器的时间响应的上升和下降曲线。
具体实施方式
具体的实施步骤如下：
1.将石英或蓝宝石衬底1按照常规工艺清洗并烘干，以去除表面吸附 的杂质和水蒸汽，再将其放入真空系统中，使之平行于ITO或ZnO靶陶瓷 材放置，距离约为7cm左右，ZnO陶瓷靶材的纯度为99.999％；
2.预抽真空到10-4Pa，缓慢通入氧气和氩气，同时调节的氧气和氩气 流量比到约1∶2左右，把两者的混合气体通入真空室，再使真空室气压保 持为1Pa～1.5Pa；
3.打开射频源，调节射频功率为100～200W左右，依次开始生长ITO 薄膜2和ZnO薄膜3，厚度分别约为150nm和600nm左右；
4.然后，将样品水平放置在石英炉内，系统抽真空后，再通入高纯O2， 并缓慢升温至400℃保持一个小时，进行后退火处理；
5.然后，用浓度约为20％的NH4Cl溶液对样品进行腐蚀，露出ITO薄 膜2，形成ZnO台面；
6.最后在ZnO台面上表面沉积厚度约为200nm左右的金属Al作为欧 姆接触电极4，从而制备了垂直结构的ZnO紫外光电导探测器(见图1)。
申请人对制备的垂直结构的ZnO紫外光电探测器的探测性能进行了测 试，发现该探测器在紫外辐照下具有较高的光电流，在5V偏压下，光电流 和暗电流分别为15.87mA和0.87mA；并具有较快的上升时间和下降时间， 分别约为68.2ns(10％-90％)和320μs(1-1/3)(见图2、图3)。
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