NiO/Al2O3/ZnO高性能紫外光伏探测器及其制备方法与流程

本发明属于紫外光电探测，尤其是一种在nio和zno中间加入纳米介质层al2o3的紫外光伏探测器。

背景技术：

1、日常环境中的紫外线主要来源于太阳光，大气层中存在的臭氧层能够吸收波长在200 nm以下的真空紫外光，在大气背景下几乎没有真空紫外光的存在，所以波长小于200nm的短波紫外uvc也被称为日盲紫外或者太阳盲紫外。随着科学技术知识的快速发展，越来越多的科技工作者对紫外线产生了浓厚的兴趣，因此紫外探测技术在20世纪50年代开始发展，一直到了20世纪80年代才有了实质性的应用进展。紫外探测技术是一门新兴的探测技术，以光电效应为工作原理，能够与光子发生能量交换把外界光信号转变为电信号。该技术与红外探测技术和激光探测技术相比具有很大的不同之处，其在远程遥控、导弹预警、天文观测、环境监测、火灾探测、生物气溶胶监测、光学通信等领域都有广泛的用途。

2、zno是一种光电性能较好的宽禁带半导体，其禁带宽度约为3.29 ev，具有化学稳定性高、激子束缚能大等优点，能够被应用在紫外光电探测器制造行业。zno和其它半导体材料相比具有非常明显的优势和特点，不但生长制备简单而且纳米结构种类多，能够使用其各种形态用于制备探测器。nio是一种少有且稳定的本征p型材料，作为一种直接带隙宽禁带半导体材料，属3d过渡二元金属氧化物。nio薄膜通常具有较高的可见光透过率，作为一种p型本征半导体材料，在制备异质结光电探测器时是首选的与n型半导体材料结合的p型材料。

3、p-n结是制备光伏型探测器的重要基础，而通过磁控溅射法依次生长zno和nio两种氧化物并不容易直接形成p-n结。为了充分利用两种氧化物优异的光电特性，在本方法中使用射频磁控溅射制备了带有中间纳米介质层al2o3薄膜的高性能紫外光伏型探测器。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过在nio和zno中间加入纳米介质层al2o3，探索不同介质层厚度对探测器性能的影响，从而解决zno和nio两种氧化物不容易直接形成p-n结且探测器光响应率不高的问题，提出一种结构为nio/al2o3/zno的高性能紫外光伏探测器及其制备方法，并通过退火处理改善其光电探测性能。

2、nio/al2o3/zno高性能紫外光伏探测器，从下至上依次是衬底、阳极层、功能层以及阴极层，其特征在于功能层为nio/al2o3/zno复合薄膜，nio和zno薄膜中间为纳米介质薄膜al2o3；

3、所述的nio/al2o3/zno复合薄膜，nio厚度为200-300纳米，al2o3厚度为4.8纳米，zno厚度为500-700纳米。

4、所述的阳极层为ito，与衬底复合形成ito石英衬底；阴极层为铝电极。

5、nio/al2o3/zno高性能紫外光伏探测器制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

6、s1，清洁ito石英衬底，并设置功能层生长区域；

7、s2，在功能层生长区域分别依次磁控溅射形成200-300纳米nio，4.8纳米al2o3，500-700纳米zno复合薄膜层；

8、s3，薄膜退火：在管式炉中进行退火，退火温度为200-400℃，保温时间为1-3h；

9、s4，生长阴极层。

10、所述阴极层为铝，铝电极为蒸镀。

11、本发明中，在nio和zno中间加入al2o3纳米介质层后退火，解决了nio和zno两种氧化物间不易通过磁控溅射直接形成p-n结的难题。此外，中间al2o3纳米介质层厚度对探测器性能有着较大的影响，在合适的厚度下，这种器件具有明显的结特性，整流比高，光响应率大。

技术特征：

1.nio/al2o3/zno高性能紫外光伏探测器，从下至上依次是衬底、阳极层、功能层以及阴极层，其特征在于功能层为nio/al2o3/zno复合薄膜，nio和zno薄膜中间为纳米介质薄膜al2o3；

2.nio/al2o3/zno高性能紫外光伏探测器制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

技术总结
NiO/Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;/ZnO高性能紫外光伏探测器及其制备方法，属于紫外光电探测技术领域，尤其是一种在NiO和ZnO中间加入纳米介质层Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的紫外光伏探测器。本发明的探测器，从下至上依次是衬底、阳极层、功能层以及阴极层，功能层为NiO/Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;/ZnO复合薄膜，NiO和ZnO薄膜中间为纳米介质薄膜Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;；所述的NiO/Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;/ZnO复合薄膜，NiO厚度为200‑300纳米，Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;厚度为4.8纳米，ZnO厚度为500‑700纳米。本发明中，在NiO和ZnO中间加入Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米介质层后退火，解决了NiO和ZnO两种氧化物间不易通过磁控溅射直接形成p‑n结的难题。此外，中间Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;纳米介质层厚度对探测器性能有着较大的影响，在合适的厚度下，这种器件具有明显的结特性，整流比高，光响应率大。

技术研发人员：唐利斌,商国新,才玉华,宋立媛,贾梦涵,马兴招
受保护的技术使用者：昆明物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14