一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法,属于光电子信息领域,解决了ZnO光电导探测器响应速度比较慢的问题,它包括以下步骤:步骤一,用化学清洗方法将石英衬底清洗干净;步骤二,在清洗干净的石英衬底上生长Ga掺杂的ZnO薄膜;步骤三,将生长Ga掺杂的ZnO薄膜放入氧气氛下退火;步骤四,在退火后的Ga掺杂的ZnO薄膜上蒸镀两个Al电极;其结构自下而上依次是:石英衬底,Ga掺杂的ZnO薄膜、两个Al电极。Ga掺杂的ZnO薄膜组分质量比为Ga
1.一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法,其特征在于,包括以下几个步骤:步骤一,用化学清洗方法将石英衬底清洗干净;步骤二,在清洗干净的石英衬底上生长Ga掺杂的ZnO薄膜;步骤三,将生长Ga掺杂的ZnO薄膜放入氧气氛下退火;步骤四,在退火后的Ga掺杂的ZnO薄膜上蒸镀两个Al电极;以上步骤制作成结构自下而上依次是:石英衬底,Ga掺杂的ZnO薄膜、两个Al电极的n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器。
2.根据权利要求1所述的一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法,其特征在于,所述的Ga掺杂的ZnO薄膜的生长设备为磁控溅射。
3.根据权利要求1所述的一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法,其特征在于:所述的Ga掺杂的ZnO薄膜组分质量比为Ga₂O₃∶ZnO=(0.5%~3%)∶(97%~99.5%)。
4.根据权利要求1所述的一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法,其特征在于,步骤二中Ga掺杂的ZnO薄膜厚度为500~1200nm,电极间距为5~2000μm。
5.根据权利要求1所述的一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法,其特征在于:步骤三中所述的在氧气氛下退火,退火温度为700~900°C。技术领域
本发明属于光电子信息领域,特别涉及一种Ga掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法。
背景技术
紫外探测器是许多应用领域的关键元件,例如其可以应用于火焰传感,环境监测,天文学观测与研究,医疗卫生与生物工程等等方面,因此开发这种探测技术的材料和器件是非常重要的。ZnO作为一种直接宽带隙材料,在室温下禁带宽度为3.37eV,激子结合能高达60meV,而且ZnO薄膜具有制备简单,生长温度低等优点,因此近年来ZnO基薄膜紫外探测器受到了关注。目前制备的ZnO光电导探测器采用的ZnO薄膜,其响应速度比较慢,不利于实际应用。
发明内容
本发明所要解决的是ZnO光电导探测器响应速度比较慢的技术问题,提供一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法。本发明的技术方案:一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法,该方法包括以下几个步骤:步骤一,用化学清洗方法将石英衬底清洗干净;步骤二,在清洗干净的石英衬底上生长Ga掺杂的ZnO薄膜;步骤三,将生长Ga掺杂的ZnO薄膜放入氧气氛下退火;步骤四,在退火后的Ga掺杂的ZnO薄膜上蒸镀两个Al电极;以上步骤制作成结构自下而上依次是:石英衬底、Ga掺杂的ZnO薄膜、两个Al电极的n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器。所述的Ga掺杂的ZnO薄膜的生长设备为磁控溅射。所述的Ga掺杂的ZnO薄膜组分质量比为Ga₂O₃∶ZnO=(0.5%~3%)∶(97%~99.5%)。所述的步骤二中Ga掺杂的ZnO薄膜厚度为500~1200nm,电极间距为5~2000μm。所述的步骤三中的在氧气氛下退火,退火温度为700~900°C,以提高薄膜质量,真空蒸镀Al电极厚度为100~300nm,电极间距为5~2000μm。本发明的有益效果:本发明通过采用在石英衬底上生长Ga掺杂的n型ZnO薄膜作为光电功能层,利用在氧气中退火提高薄膜质量,制备出了紫外波段的探测器。由于采用的ZnO膜是n型掺杂的,其电子迁移率较高,载流子渡越时间短,因此响应速度很快。而且掺杂的n型ZnO薄膜制备的紫外探测器,其高灵敏度,制备简单,成本低,在环境保护、火焰探测、天文学观测、生物医学研究和医疗卫生等领域具有重要的应用前景。
附图说明
图1为掺Ga的ZnO薄膜的快速响应紫外探测器在355nm脉冲激光辐照下的时间响应曲线。
具体实施方式
实施方案一一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法,该方法包括以下几个步骤:步骤一,用丙酮、乙醇、去离子水将石英衬底清洗干净;步骤二,在清洗干净的石英衬底上,用磁控溅射设备生长厚为500nm的掺Ga的ZnO薄膜,其组分比为Ga₂O₃∶ZnO=1wt%∶99wt%;步骤三,将生长Ga掺杂的ZnO薄膜在氧气中退火,退火温度为830°C;步骤四,在退火后的Ga掺杂的ZnO薄膜上,利用热蒸发设备蒸镀厚度为140nm的两个Al电极,两个Al电极的间距为200微米。以上步骤制作成的结构自下而上依次是:石英衬底,Ga掺杂的ZnO薄膜,两个Al电极的n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器。实施方案二一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法,该方法包括以下几个步骤:步骤一,用盐酸、乙醇、去离子水将石英衬底清洗干净;步骤二,在清洗干净的石英衬底上,用磁控溅射设备生长厚为1000nm的掺Ga的ZnO薄膜,其组分比为Ga₂O₃∶ZnO=3wt%∶97wt%;步骤三,将生长Ga掺杂的ZnO薄膜在氧气中退火,退火温度为700°C;步骤四,在退火后的Ga掺杂的ZnO薄膜上,利用磁控溅射设备蒸镀厚为100nm的两个Al电极,电极间距为5微米。以上步骤制作成的结构自下而上依次是:石英衬底,Ga掺杂的ZnO薄膜,两个Al电极的n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器。实施方案三一种n型掺杂ZnO薄膜的快速响应紫外探测器的制作方法,该方法包括以下几个步骤:步骤一,用丙酮、乙醇、异丙醇将石英衬底清洗干净;步骤二,在清洗干净的石英衬底上,用磁控溅射设备生长厚为1200nm的掺Ga的ZnO薄膜,其组分比为Ga₂O₃∶ZnO=0.5wt%∶99.5wt%;步骤三,将生长Ga掺杂的ZnO薄膜在氧气中退火,退火温度为900°C;步骤四,在退火后的Ga掺杂的ZnO薄膜上,利用热蒸发设备蒸镀厚为200nm的两个Al电极,两个Al电极间距为2000微米。以上步骤制作成的结构自下而上依次是:石英衬底,Ga掺杂的ZnO薄膜,两个Al电极的Ga掺杂的ZnO薄膜的快速响应紫外探测器。本发明所述的n型掺杂ZnO薄膜可以为Ga掺杂的ZnO薄膜、铟掺杂的ZnO薄、铝掺杂的ZnO薄膜。按上述实施方案一制备成Ga掺杂的ZnO薄膜快速响应紫外探测器,其时间响应曲线如图1,由图1可得到其响应速度非常快,10%~90%上升时间和90%~10%脉冲衰减时间分别为10ns和960ns。