一種高速響應全透明柔性紫外光電探測器的制備方法技術

本申請公開了一種高速響應全透明柔性紫外光電探測器的制備方法，涉及光電探測技術領域。包括以下步驟：利用射頻磁控濺射沉積法將ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜、透明導電電極薄膜依次沉積到高透明柔性PI襯底上，構建了全透明柔性紫外光電探測器。ZnO光敏薄膜的生長參數為：柔性透明PI襯底的加熱溫度為150

【技術實現步驟摘要】
一種高速響應全透明柔性紫外光電探測器的制備方法


[0001]本申請涉及光電探測
，尤其涉及一種高速響應全透明柔性紫外光電探測器的制備方法。

技術介紹

[0002]紫外光電探測器是利用光電效應，探測器中具有光電轉換效應的半導體材料吸收在紫外光波段范圍內的光信號并將其轉化為電信號，從而實現對微弱光信號的靈敏探測。在通信、傳感監測、生物醫療及等軍用導彈預警等領域具有重要的經濟和社會價值。目前廣泛應用的紫外光電探測器主要為構建在剛性襯底上的基于氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化鎵(Ga2O3)等具有直接帶隙和寬禁帶的半導體探測器。現有的制備紫外光電探測器的方法存在以下缺點：
[0003](1)將整個光電探測器件建立在剛性襯底之上，無法實現可攜帶、附和各種曲面的器件功能，并且采用金屬薄膜作為光電流導出電極，無法實現全結構透明的紫外光電探測器件，雖然金屬電極具有高導電特性，但大部分金屬材料在可見光波長范圍內透過率極低，從而無法實現在智能可透視顯示技術中的應用。
[0004](2)制備過程復雜，不適合在柔性襯底上進行大規模生產。

技術實現思路

[0005]本申請提供一種高速響應全透明柔性紫外光電探測器的制備方法，利用射頻磁控濺射沉積法將ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜、透明導電電極薄膜依次沉積到高透明柔性PI襯底上，構建了一種全透明柔性紫外光電探測器，該紫外光電探測器對紫外光具有高響應速度，并且在可見光范圍內具有高透過率。
[0006]為達到上述目的，本申請提供了一種高速響應全透明柔性紫外光電探測器的制備方法，包括以下步驟：
[0007]步驟1：利用射頻磁控濺射沉積法在柔性透明PI襯底上生長ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜；
[0008]所述ZnO光敏薄膜的生長參數為：柔性透明PI襯底的加熱溫度為150
?
240℃，濺射功率為110
?
130W，氬氣流量為15
?
24sccm；
[0009]所述InGaZnO光敏薄膜的生長參數為：濺射功率為110
?
130W，氬氣流量為15
?
24sccm，氧氣流量為2
?
5sccm；
[0010]步驟2：將叉指電極掩模版緊貼在所述ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜上；利用射頻磁控濺射沉積法在被叉指電極掩模版覆蓋的ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜表面之上沉積透明導電電極薄膜；
[0011]步驟3：移除叉指電極掩模版，最終獲得全透明柔性紫外光電探測器。
[0012]進一步地是，所述ZnO光敏薄膜的生長參數為：柔性透明PI襯底的加熱溫度為200℃，升溫速率為5
?
7℃/分鐘，氬氣流量為20sccm，濺射功率為120W。
[0013]進一步地是，所述InGaZnO光敏薄膜的生長參數為：濺射功率為120W，氬氣流量為20sccm，氧氣流量為3sccm。
[0014]進一步地是，在步驟1之前還包括：將柔性透明PI襯底固定在剛性基底上；所述步驟3還包括：移除剛性基底。
[0015]進一步地是，所述柔性透明PI襯底在可見光波長范圍內透過率大于90％。
[0016]進一步地是，步驟2中所述叉指電極掩模版上兩個電極之間的間隙為0.7
?
0.8mm。
[0017]進一步地是，步驟2中透明導電電極薄膜的生長參數為：濺射功率為110
?
130W，氬氣流量為20sccm。
[0018]進一步地是，步驟1中生長ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜的厚度為150
?
200nm；步驟2中沉積透明導電電極薄膜的厚度小于200nm。
[0019]本申請相比現有技術具有以下有益效果：本申請的制備工藝簡單、易實現光電子器件集成，適于制備大面積、低成本的可便攜式柔性光電探測器件。利用本申請的制備方法獲得的光電探測器具有透明和可彎曲變形的特性，對紫外光具有高響應速度，在可見光范圍內具有高透過率。
附圖說明
[0020]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為實施例1中制備的全透明柔性紫外光電探測器的結構示意圖；
[0022]圖2為實施例1中不同生長條件下制備的柔性ZnO/PI襯底的X射線衍射圖；
[0023]圖3為實施例1中制備的全透明柔性紫外光電探測器在可見光范圍的光透過率；
[0024]圖4為實施例1中制備的全透明柔性紫外光電探測器對360nm激光光源的響應電流和暗電流與電壓關系曲線；
[0025]圖5為實施例1中制備的全透明柔性紫外光電探測器對360nm激光光源的響應電流與電壓曲線；
[0026]圖6為實施例1中制備的全透明柔性紫外光電探測器對360nm激光光源的響應電流與時間曲線。
[0027]圖7為實施例2中制備的全透明柔性紫外光電探測器對360nm激光光源的響應電流與電壓曲線。
具體實施方式
[0028]下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0029]一種高速響應全透明柔性紫外光電探測器的制備方法，包括以下步驟：
[0030]S1：利用射頻磁控濺射沉積法在柔性透明PI襯底1上生長ZnO光敏薄膜2或InGaZnO
光敏薄膜。柔性透明PI襯底1的厚度較薄，剛度較低。ZnO光敏薄膜2或InGaZnO光敏薄膜沉積時可以不加熱或者低溫加熱襯底，避免了柔性透明PI襯底1因高溫導致的無法使用的情況。
[0031]ZnO光敏薄膜的生長參數為：柔性透明PI襯底的加熱溫度為150
?
240℃，濺射功率為110
?
130W，氬氣流量為15
?
24sccm。InGaZnO光敏薄膜的生長參數為：濺射功率為110
?
130W，氬氣流量為15
?
24sccm，氧氣流量為2
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5sccm。InGaZnO薄膜中In2O3、Ga2O3與ZnO的質量比為1：1：1。采用上述生長參數獲得的ZnO光敏薄膜2和InGaZnO光敏薄膜，具有最優異的晶體結構及結晶度，從而對紫外光具有高響應速度。
[0032]S2：將叉指電極掩模版緊貼在ZnO光敏薄膜2或InGaZnO光敏薄膜上，利用射頻磁控濺射沉積法在被叉指電極掩模版覆蓋的光敏薄膜表面之上沉積透明導電本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種高速響應全透明柔性紫外光電探測器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：利用射頻磁控濺射沉積法在柔性透明PI襯底上生長ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜；所述ZnO光敏薄膜的生長參數為：柔性透明PI襯底的加熱溫度為150
?
240℃，濺射功率為110
?
130W，氬氣流量為15
?
24sccm；所述InGaZnO光敏薄膜的生長參數為：濺射功率為110
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130W，氬氣流量為15
?
24sccm，氧氣流量為2
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5sccm；步驟2：將叉指電極掩模版緊貼在所述ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜上；利用射頻磁控濺射沉積法在被叉指電極掩模版覆蓋的ZnO光敏薄膜或InGaZnO光敏薄膜表面之上沉積透明導電電極薄膜；步驟3：移除叉指電極掩模版，最終獲得全透明柔性紫外光電探測器。2.根據權利要求1所述的一種高速響應全透明柔性紫外光電探測器的制備方法，其特征在于，所述ZnO光敏薄膜的生長參數為：柔性透明PI襯底的加熱溫度為200℃，升溫速率為5
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7℃/分鐘，氬氣流量為20sccm，濺射功率為120W。3.根據權利要求1所述的一種高速響應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李遠潔，朱瑄，吳超，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：