本發(fā)明屬于集成光電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種將光轉(zhuǎn)換為電的方法。
背景技術(shù)：
將光能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)具有重要的、廣泛的應(yīng)用，如太陽(yáng)能光伏電池、光電探測(cè)、光催化等。
傳統(tǒng)的將光轉(zhuǎn)換為電的方法都是基于半導(dǎo)體的p-n結(jié)技術(shù)，該技術(shù)需要采用摻雜的方法制備n型和p型半導(dǎo)體材料以形成pn結(jié)，并且對(duì)材料的質(zhì)量要求高。該技術(shù)的原理是半導(dǎo)體材料吸收光，產(chǎn)生電子和空穴對(duì)，p-n結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的作用使電子和空穴分離，對(duì)外產(chǎn)生電勢(shì)或電流。該技術(shù)存在一些缺點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作步驟多，要求昂貴的設(shè)備及對(duì)環(huán)境的潔凈程度要求高，導(dǎo)致器件制作成本高，并且也不利于高度的光電器件集成。
近來(lái)，已經(jīng)提出了納米金屬顆粒(例如au或ag)/半導(dǎo)體schotty二極管結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。但是該方法中，納米金屬顆粒的制備仍然復(fù)雜和成本高，光電轉(zhuǎn)換效率也不高。
尋求將光能轉(zhuǎn)換為電能的新方法以簡(jiǎn)化器件結(jié)構(gòu)、降低材料及器件制作成本、提高器件光電轉(zhuǎn)換效率及提高器件的集成度一直是科技界和工業(yè)界的追求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于解決上述普通半導(dǎo)體p-n結(jié)制作光電轉(zhuǎn)化器件所存在的問(wèn)題，提供一種簡(jiǎn)單的易于制作和集成的光電轉(zhuǎn)換方法，即光在金屬上產(chǎn)生熱電子而產(chǎn)生電流的方法。
解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：在玻璃襯底上通過(guò)磁控濺射沉積上一層氧化鋅摻鋁薄膜，并在薄膜表面垂直立一片三角形銅箔，使三角形銅箔的任意一角的角尖與薄膜表面接觸，然后用氦氖激光照射三角形銅箔與薄膜表面接觸角的角尖，即可產(chǎn)生熱電子電流。
上述三角形銅箔與薄膜表面接觸角的角度優(yōu)選為10°～40°，且進(jìn)一步優(yōu)選三角形銅箔中的最大角的角度不超過(guò)90°。
上述三角形銅箔的厚度為6～12μm。
上述氧化鋅摻鋁薄膜的厚度為80～200nm。
本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選在三角形銅箔表面沉積一層氧化銅薄膜，且三角形銅箔表面沉積的氧化銅薄膜的厚度優(yōu)選為5～20nm。
本發(fā)明利用簡(jiǎn)單的三角形銅箔和容易制備的氧化鋅摻鋁薄膜之間的物理接觸，然后利用激光照射三角形銅箔與薄膜表面接觸角的角尖，根據(jù)三角形銅箔與薄膜表面接觸角的角度不同，其將光轉(zhuǎn)化成熱電子電流的能力不同，其光電轉(zhuǎn)化的效率也不同。
本發(fā)明使用氧化鋅摻鋁薄膜和三角形銅箔構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)器件，在該器件中，通過(guò)光照射在三角形銅箔與氧化鋅摻鋁薄膜表面接觸角的角尖，激發(fā)表面等離子體激元和通過(guò)表面等離子體的電磁衰減在銅金屬表面上產(chǎn)生高能的熱電子，這些高能熱電子越過(guò)金屬銅和氧化鋅摻鋁薄膜之間的勢(shì)壘，產(chǎn)生光電流。
附圖說(shuō)明
圖1是實(shí)施例1光電轉(zhuǎn)換的器件結(jié)構(gòu)圖，其中1是玻璃襯底，2是氧化鋅摻鋁薄膜，3是等腰三角形銅箔，4是激光光斑。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不僅限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1
將玻璃襯底用去離子水與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的雙氧水水溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的氨水水溶液的體積比為3:1的混合液清洗后，然后再將玻璃襯底依次在乙醇、丙酮、異丙醇中各超聲清洗10分鐘，用氮?dú)獯蹈?；將清洗干凈的玻璃襯底固定在襯底拖上，然后將氧化鋅摻鋁靶通過(guò)機(jī)械手傳送至磁控濺射沉積設(shè)備的沉積室內(nèi)。用機(jī)械泵和分子泵將沉積室抽真空至1×10-4pa，調(diào)節(jié)玻璃襯底和氧化鋅摻鋁靶的距離為6cm，然后將玻璃襯底加熱至400℃，接著打開(kāi)氬氣通氣閥，并打開(kāi)質(zhì)量流量計(jì)，控制氬氣流量為20sccm，開(kāi)始沉積摻雜2wt％鋁的氧化鋅薄膜，沉積的激光功率為40w，沉積時(shí)間為1小時(shí)，沉積結(jié)束后，自然冷卻至室溫，得到厚度為100nm的氧化鋅摻鋁薄膜。如圖1所示，將厚度為10μm的等腰三角形銅箔垂直立于氧化鋅摻鋁薄膜上，使等腰三角形銅箔的頂角與薄膜表面接觸(物理接觸)，等腰三角形銅箔的頂角為10°，用導(dǎo)線將等腰三角形銅箔的底邊與氧化鋅摻鋁薄膜相連接，并在導(dǎo)線上串聯(lián)電流表，用直徑為2mm、功率為5mw的氦氖激光照射等腰三角形銅箔頂角的角尖部分，產(chǎn)生的熱電子電流為0.54na。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中，等腰三角形銅箔的頂角為20°，其他步驟與實(shí)施例1相同，產(chǎn)生的熱電子電流為0.48na。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中，等腰三角形銅箔的頂角為40°，其他步驟與實(shí)施例1相同，產(chǎn)生的熱電子電流為0.32na。
實(shí)施例4
本實(shí)施例中，將等腰三角形銅箔用去離子水超聲30分鐘，然后用氮?dú)獯蹈?，再將清洗干凈的等腰三角形銅箔用上述實(shí)施例1中的磁控濺射法，在氬氣的保護(hù)下，以氧化銅為靶材，在等腰三角形銅箔表面沉積一層10nm厚的氧化銅薄膜。以該表面沉積氧化銅薄膜的等腰三角形銅箔替換實(shí)施例1中的等腰三角形銅箔，其他步驟與實(shí)施例1相同，由于氧化銅薄膜能增加光的吸收，因此產(chǎn)生的熱電子電流為0.83na。