專利名稱：量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)紫外-可見光電探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光電探測器領(lǐng)域，具體的說是ー種量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)紫外-可見光電探測器。
技術(shù)背景ZnO材料對應(yīng)的室溫光學(xué)帶隙在3. 37eV，對紫外波段具有良好的響應(yīng)特征，因此被人們認(rèn)為是紫外探測器的優(yōu)選基礎(chǔ)材料。光電探測器中的活性層ZnO現(xiàn)階段更多依賴于高真空設(shè)備生長，エ藝繁瑣、成本高。研究開發(fā)新的生長方法和エ藝也是大勢所趨。膠體化學(xué)法能很好兼容于平面印刷工藝，襯底選取多祥化，無需考慮晶格的匹配問題，方便實現(xiàn)材料的沉積與加工，大大降低了器件開發(fā)成本，拓寬了材料的應(yīng)用范圍。研究表明，Cu在ZnO中是ー種可見光光電導(dǎo)激活劑，即可有效補(bǔ)償本征ZnO中的施主態(tài)，降低暗電流密度，又可實現(xiàn)不同波段的分別響應(yīng)，對開發(fā)多波段響應(yīng)的ZnO基光電探測器具有重要意義。目前，這方面研究尚處于起步階段，盡管Nikolai Kouklin已經(jīng)制備出Cu摻雜ZnO納米線并實現(xiàn)了·對可見光的響應(yīng)，但Cu的固溶度不夠高，光響應(yīng)特性和器件靈敏度還有待提升。利用膠體化學(xué)法在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的優(yōu)勢，將量子點(diǎn)與同質(zhì)結(jié)結(jié)合起來構(gòu)筑三維結(jié)型光電探測器，不僅能提高器件的內(nèi)量子效率，而且能夠有效降低成本，充分體現(xiàn)該技術(shù)理念的創(chuàng)新和性能上的優(yōu)勢。關(guān)于這種結(jié)構(gòu)探測器的設(shè)計與制備國際上還鮮有報道，開展這方面工作勢必很有意義
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的就是提供ー種量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)紫外-可見光電探測器，提高器件的內(nèi)量子效率，而且能夠有效降低成本。本實用新型采用的技術(shù)方案為量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)紫外-可見光電探測器整體采用三明治式多層結(jié)構(gòu)。具有導(dǎo)電襯底，所述導(dǎo)電襯底，為襯底上覆蓋透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層作為底電扱；在導(dǎo)電襯底上自下而上依次設(shè)置有本征ZnO層和ZnO = Cu補(bǔ)償層，ZnOiCu補(bǔ)償層上沉積有頂電極。ZnO: Cu補(bǔ)償層的Cu摩爾百分比在O 4. O %范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),可獲得不同的η型補(bǔ)償狀態(tài)。它是三維結(jié)構(gòu)的。ZnO層和ZnO:Cu補(bǔ)償層之間為同質(zhì)結(jié)接觸。所采用的襯底材料不受限制，只要足夠平整，均可采用平面印刷工藝涂覆活性ZnO層和ZnO: Cu補(bǔ)償層。所述的底電極可為ΙΤ0，摻Al的或摻Ga的η_ΖηΟ透明導(dǎo)電薄膜，頂電極為Ni/Au或Ti/Au合金?？赏瑫r探測紫外和可見光，并具有不同的響應(yīng)效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于[0013]本實用新型采用量子點(diǎn)和同質(zhì)結(jié)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，可以提高光電探測器的內(nèi)量子效率，且器件構(gòu)筑成本低廉，很好兼容于平面印刷工藝，同時具有更低的暗電流，有效地提高了光電響應(yīng)性能。

附圖I為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進(jìn)ー步詳細(xì)說明量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)紫外-可見光電探測器整體采用三明治式多層結(jié)構(gòu)。具有導(dǎo)電襯底，所述導(dǎo)電襯底，為襯底I上覆蓋透明導(dǎo)電層2，透明導(dǎo)電層2作為底電極；在導(dǎo)電襯底上自下而上依次設(shè)置有本征ZnO層3和ZnO = Cu補(bǔ)償層4，ZnOiCu補(bǔ)償層4上沉積有頂電極5。 ZnO:Cu補(bǔ)償層4的Cu摩爾百分比在O 4. O %范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可獲得不同的η型補(bǔ)償狀態(tài)。它是三維結(jié)構(gòu)的。ZnO層3和ZnO:Cu補(bǔ)償層4之間為同質(zhì)結(jié)接觸。所采用的襯底I材料不受限制，只要足夠平整，均可采用平面印刷工藝涂覆活性ZnO層和ZnO:Cu層。底電極可為ΙΤ0，摻Al的或摻Ga的n-ZnO透明導(dǎo)電薄膜，頂電極5為Ni/Au或Ti/Au合金?？赏瑫r探測紫外和可見光，并具有不同的響應(yīng)效果。以ZnO- ZnO: Cu同質(zhì)結(jié)型紫外-可見光電探測器制備為例I)膠體化學(xué)方法制備ZnO及ZnO: Cu量子點(diǎn)。將Zn (CH3COO) 2和Cu (CH3COO) 2按摩爾比(1:0 O. 96:0. 04)充分溶解于甲醇中，加入去離子水作為反應(yīng)的催化劑，60°C下水浴回流30分鐘，得到前驅(qū)體溶液，再將O. 167mol/L的KOH甲醇溶液滴加至上述前驅(qū)體溶液中，控制Zn (CH3COO) 2和Cu (CH3COO)的混合物與KOH的摩爾比為I: I. 67^1: 2，60°C下水浴反應(yīng)2. 5小時，用冰水冷卻，甲醇離心洗滌，得ZnO及ZnO = Cu量子點(diǎn)沉淀；2)在上述制得的量子點(diǎn)沉淀中分別加入三氯甲烷使其充分溶解，然后分別加入正辛胺分散劑，搖勻，得到ZnO和ZnO: Cu膠體量子點(diǎn)溶液，然后各自用O. 22 μ m孔徑的PTFE過濾器過濾，以200(T4000rpm的轉(zhuǎn)速將過濾后的ZnO和ZnO = Cu膠體量子點(diǎn)溶液依次旋涂在清洗過的ITO襯底上，80°C預(yù)烘干后，于250°C下空氣中退火廣2小時，得到厚度約為200nm的量子點(diǎn)同質(zhì)結(jié)薄膜；使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在ZnO: Cu層上圖形化沉積Ni (5nm)/Au (45nm)的合金薄膜，之后在多層結(jié)構(gòu)表面利用光刻的方法刻蝕露出ITO電極。上述實施例僅為本實用新型的較佳的實施方式，除此之外，本實用新型還可以有其他實現(xiàn)方式。需要說明的是，在沒有脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的改進(jìn)和修飾均應(yīng)落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)紫外-可見光電探測器，其特征在于整體采用三明治式多層結(jié)構(gòu)，具有導(dǎo)電襯底，所述導(dǎo)電襯底，為襯底上覆蓋透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層作為底電極；在導(dǎo)電襯底上自下而上依次設(shè)置有本征ZnO層和ZnO = Cu補(bǔ)償層，ZnOiCu補(bǔ)償層上沉積有頂電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電探測器，其特征在于ZnO層和ZnO:Cu補(bǔ)償層之間為同質(zhì)結(jié)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電探測器，其特征在于所采用的襯底材料不受限制，只要足夠平整，均可采用平面印刷工藝涂覆活性ZnO層和ZnO:Cu補(bǔ)償層。
專利摘要本實用新型公開了量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)紫外-可見光電探測器，為量子點(diǎn)與同質(zhì)結(jié)相結(jié)合的多層結(jié)構(gòu)。襯底頂端自下而上依次由透明導(dǎo)電層、本征ZnO層、ZnO:Cu補(bǔ)償層、金屬電極層組成。本征ZnO層和ZnO:Cu補(bǔ)償層通過旋涂納米晶并退火獲得，之后通過光刻方法刻蝕露出一定區(qū)域的透明導(dǎo)電層，頂部金屬電極層由電子束蒸發(fā)沉積獲得，并經(jīng)快速熱退火處理得到歐姆接觸。本實用新型優(yōu)點(diǎn)是成本較低，很好兼容于平面印刷工藝，且具有更低的暗電流，有效地提高了光電響應(yīng)性能。
文檔編號H01L31/0352GK202633358SQ20112054208
公開日2012年12月26日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者朱麗萍 申請人:安徽康藍(lán)光電股份有限公司