一种紫外光传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种紫外光传感器。
【背景技术】
[0002]氧化锌因其宽带隙(3.37ev)、大的激子结合能(60mev)以及高的电子迀移率成为一种极具潜力的紫外光传感材料。氧化锌可做成多种结构的紫外光传感器件，如光导体、金属-半导体-金属二极管、肖特基势皇二极管、P-η结二极管等，其中p-n结二极管可用于自驱动的光伏紫外光探测器，当紫外光照射到P-n结时，耗尽层中产生的电子-空穴对会在内建电场的作用下分离，经过外电路形成光电流。通过调整氧化锌的制备方法和条件，可以合成多种氧化锌纳米结构，如纳米线、纳米棒、纳米带、纳米针等，其中纳米棒因为大的表面积比而更加有利于载流子的传导。
[0003]无机半导体材料的优点在于载流子迀移率高、吸收系数大，缺点是合成温度高，对设备要求高、灵活度低；有机半导体材料具有优异的溶液加工性而且灵活度高，但是其载流子浓度低；无机半导体和有机半导体的结合成为当前研究的热点。聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PSS:PED0T)是一种优异的p型导电聚合物，可用来与氧化锌形成p-n结，现有技术中有关于氧化锌纳米线与PSS:PED0T形成p-n结的方法主要为:通过化学气相沉积法、固相蒸发、水热法制备纳米线，将纳米线从衬底剥离或者通过显微镜操作纳米线，将纳米线一端固定在电极上，另一端与PSS:PED0T接触，形成器件。现有技术提供的这种氧化锌/PSS:PED0T器件为小尺度的操作，是单个纳米线形成的p-n结，制备工艺复杂，对环境的要求高，一致性差，不适于大规模生产；而且这种氧化锌/PSS:PED0T器件灵敏度、响应性较差，性能不稳定。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种紫外光传感器，本发明提供的紫外光传感器灵敏度高、响应时间短、性能稳定。
[0005]本发明提供了一种紫外光传感器，包括:
[0006]衬底；
[0007]设置于所述衬底表面的籽晶层薄膜，所述籽晶层薄膜为氧化锌薄膜或掺杂的氧化锌薄膜；
[0008]设置于所述籽晶层薄膜表面的氧化锌纳米棒阵列；
[0009]设置于所述氧化锌纳米棒阵列表面的两个聚(3，4-乙烯二氧噻吩)_聚苯乙烯磺酸膜，所述两个聚(3，4-乙烯二氧噻吩)_聚苯乙烯磺酸膜互不接触。
[0010]优选的，所述薄膜的厚度为lOOnm?500nmo
[0011]优选的，所述氧化锌纳米棒阵列的厚度为1 μπι?3 μπι。
[0012]优选的，所述氧化锌纳米棒阵列中氧化锌纳米棒的长度为1 μ m?3 μ m。
[0013]优选的，所述氧化锌纳米棒阵列中氧化锌纳米棒的直径为40nm?500nm。
[0014]优选的，所述氧化锌纳米棒阵列中氧化锌纳米棒具有C轴择优取向排列的六角纤锌矿结构。
[0015]优选的，所述两个聚(3，4-乙烯二氧噻吩)_聚苯乙烯磺酸膜之间的面积比为b:
1,0 < b ^ Ιο
[0016]优选的，所述两个聚(3，4-乙烯二氧噻吩)_聚苯乙烯磺酸膜之间的最小距离>0.5mmο
[0017]优选的，所述紫外光传感器还包括设置于所述氧化锌纳米棒阵列和聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸膜之间的中间层，所述中间层包括氧化镁、氧化铝或二氧化硅。
[0018]优选的，所述紫外光传感器还包括电阻和电压测量装置，所述电阻和电压测量装置并联连接，所述电阻的两端与聚(3，4-乙烯二氧噻吩)_聚苯乙烯磺酸膜和/或氧化锌纳米棒阵列连接形成串联电路。
[0019]本发明提供的紫外光传感器包括η型的氧化锌纳米棒阵列和两个互不接触的ρ型聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸膜，两个PSS:PED0T膜在氧化锌纳米棒阵列表面形成P-n结，两个互不接触的P型聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸膜为传感器的双异质结，本发明提供的紫外光传感器是一种自驱动双异质结紫外光传感器，利用P-n结的内建电场来实现电子-空穴对的有效分离，两个P-n结互为载流子移动的驱动力，当紫外光照射任意p-n结时，这一 p-n结即作为电流的输出端，另一端作为输入端，通过电流信号的高低达到侦测紫外光的目的，这种紫外光传感器具有较高的紫外光响应性，灵敏度高、响应时间短、性能稳定。实验结果表明，本发明提供的紫外光传感器对强度为2.lmW/cm2的365nm的紫外光响应率可达到102量级，响应时间< ls，光电流不随时间衰减。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0021]图1为本发明实施例1提供的紫外光传感器的结构示意图；
[0022]图2为本发明实施例1制备得到的紫外光传感器中氧化锌纳米棒阵列处的X射线衍射图；
[0023]图3为本发明实施例1制备得到的紫外光传感器中氧化锌纳米棒阵列的表面和断面扫描电镜图片；
[0024]图4为本发明实施例1制备得到的紫外光传感器中氧化锌纳米棒阵列和PSS:PED0T膜断面处扫描电镜图片；
[0025]图5为本发明实施例1制备得到的紫外光传感器的V-1曲线图；
[0026]图6为本发明实施例1制备得到的紫外光传感器的I_t曲线图；
[0027]图7为本发明实施例2提供的紫外光传感器的结构示意图；
[0028]图8为本发明实施例2制备得到的紫外光传感器中氧化镁中间层表面的扫描电镜图片；
[0029]图9为本发明实施例2制备得到的紫外光传感器的V-1曲线图；
[0030]图10为本发明实施例2制备得到的紫外光传感器的电流-时间(1-t)曲线图。
【具体实施方式】
[0031]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]本发明提供了一种紫外光传感器，包括:
[0033]衬底；
[0034]设置于所述衬底表面的籽晶层薄膜，所述籽晶层薄膜为氧化锌薄膜或掺杂的氧化锌薄膜；
[0035]设置于所述薄膜表面的氧化锌纳米棒阵列；
[0036]设置于所述氧化锌纳米棒阵列表面的两个聚(3，4-乙烯二氧噻吩)_聚苯乙烯磺酸膜，所述两个聚(3，4-乙烯二氧噻吩)_聚苯乙烯磺酸膜互不接触。
[0037]本发明提供的紫外光传感器包括衬底，所述衬底既可以为导电基底，也可以为不导电基底，既可以为透明的基底，也可以为不透明的基底。在本发明的实施例中，所述衬底可以为玻璃、宝石、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或硅片。在本发明的实施例中，所述玻璃可以为石英玻璃、氧化铟锡(ΙΤ0)玻璃或掺杂氟的Sn02透明导电玻璃(FT0玻璃)。在本发明的实施例中，所述衬底的厚度为0.5mm?1.5mm ;在其他的实施例中，所述衬底的厚度为0.8mm?1.2mm ;在另外的实施例中，所述衬底的厚度为1mm。。本发明对所述衬底的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。
[0038]本发明提供的紫外光传感器包括设置于所述衬底表面的籽晶层薄膜，所述籽晶层薄膜为氧化锌薄膜或掺杂的氧化锌薄膜。在本发明的实施例中，所述掺杂的氧化锌中的掺杂元素可以为第三主族元素，如B、A1或Ga。在本发明的实施例中，所述掺杂的氧化锌可以为铝掺杂的氧化锌。在本发明的实施例中，所述掺杂的氧化锌中掺杂元素的质量含量为2wt %?3wt % ;在其他的实施例中，所述掺杂的氧化锌中掺杂元素的质量含量为2.2wt %?2.8wt% ;在另外的实施例中，所述掺杂的氧化锌中掺杂元素的质量含量为2.4wt%?2.6wt % ο
[0039]在本发明的实施例中，所述籽晶层薄膜的厚度为lOOnm?500nm ;在其他的实施例中，所述籽晶层薄膜的厚度为200nm?400nm ;在另外的实施例中，所述籽晶层薄膜的厚度为 250nm ?350nm。
[0040]在本发明的实施例中，所述籽晶层薄膜的制备方法可以为磁控溅射法、裂解乙酸锌膜法、化学气相沉积法或脉冲激光沉积法。本发明对所述籽晶层薄膜的具体制备方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备薄膜的技术方案制备得到氧化锌或掺杂的氧化锌薄膜即可。在本发明的实施例中，所述籽晶层薄膜的制备方