本發(fā)明涉及一種傳感器,具體涉及一種硅量子點增強的氧化鋅紫外探測器。
背景技術(shù):
紫外探測是一項重要的軍民兩用光電探測技術(shù),它在火焰及導彈羽煙監(jiān)控、空間通訊、有機污染與臭氧監(jiān)控、化學與生物分析等方面有著廣泛的應用;商業(yè)化的紫外探測器以硅為主,它需要濾除入射的可見光及紅外光并需配置冷卻部件;與此相比,帶隙處于紫外區(qū)的寬禁帶半導體如sic、金剛石、gan和zno等,天然地避免了硅探測器的這些問題;其中zno室溫下的禁帶寬度約為3.37ev,電子遷移率與晶體硅相近高達205-1000cm2/vs,且zno晶體生長溫度低、原料易得、價廉、環(huán)境友好,更重要的是,它具有很強的抗輻射能力,并且在紫外區(qū)有強烈的吸收而在可見區(qū)透明;它可望在強烈輻照的太空環(huán)境下實現(xiàn)高性能的紫外光電探測。
zno基紫外探測研究中,較為突出的進展集中于薄膜器件的設(shè)計與制備,人們結(jié)合能帶工程設(shè)計,采用多種薄膜技術(shù),制備了mg1-xznxo合金材料,構(gòu)建了schottky、p-n、p-i-n等不同結(jié)構(gòu)的紫外探測器,對可見盲區(qū)、甚至日盲區(qū)的光電響應特性作了很有意義探討;盡管從理論上說,mgxzn1-xo的帶隙可在3.3-7.8ev之間可調(diào),可望實現(xiàn)160-380nm的寬范圍紫外探測,但mg1-xznxo薄膜中相分離問題嚴重,結(jié)晶質(zhì)量遠需提高,且p型摻雜是一個眾所周知的瓶頸問題。
同時,具有較高比表面積和優(yōu)良結(jié)晶性的zno納米線,為構(gòu)筑高靈敏度的紫外探測器件提供了良好的材料基礎(chǔ);許多研究表明zno納米線在明暗電流、響應度及抑制比等指標上都有明顯的優(yōu)勢,但器件制備工藝多采用“pickandplace”的方法,且見諸報道的探測范圍主要處于可見盲區(qū),并多為單一波長響應。如何向更寬范圍的紫外波段擴展,并發(fā)展規(guī)模化制備工藝,仍需付諸努力。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種新型結(jié)構(gòu)的基于硅量子點增強的氧化鋅紫外探測器,它能夠加速載流子的收集,充分利用照射到的光,使得傳感器的靈敏度得到很大的提升。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種硅量子點增強的氧化鋅紫外探測器,其特征在于,包含:
硅基板;
硅基板上形成一層氫化非晶硅層;
所述氫化非晶硅層上形成多孔狀氧化鋅層,所述孔的孔徑范圍為50-600μm;
所述孔的內(nèi)壁上通過浸泡包含硅量子點的溶液使孔的內(nèi)壁上形成硅量子點,浸泡過后的基板經(jīng)過旋轉(zhuǎn)基板去除多余的硅量子點溶液;
形成硅量子后通過溶膠凝膠法在孔內(nèi)填充氧化鋅凝膠,并熱處理使多孔氧化鋅的孔被氧化鋅封閉,形成硅量子點增強的氧化鋅光活性層;
所述光活性層上的透明導電氧化物層;
以及硅基板另一側(cè)的金屬電極。
進一步地,所述溶膠凝膠法填充凝膠的步驟重復三次以上保證多孔氧化鋅層被填充。
進一步地,所述硅量子點中還包括碳量子點,碳量子點的含量小于20%。
進一步地,所述量子點存在于離子液體中。
進一步地,所述多孔狀氧化鋅由氧化鋁模板法制作形成。
進一步地,所述氫化非晶硅層的厚度為5-30nm。
進一步地,所述多孔狀氧化鋅與硅基板的厚度比例為1:2-5。
進一步地,所述金屬電極層的材料選自下列材料:銀、銅、鈀、鋅、鉑或者金。
本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供了一種新結(jié)構(gòu)的氧化錫紫外探測器,其中包括多孔氧化鋅層,通過硅量子點對多孔氧化鋅層進行處理,形成硅量子點增強的氧化鋅紫外探測器,能夠提升紫外探測器的效率,充分利用照射到的光,使得傳感器的靈敏度得到很大的提升。
附圖說明
圖1為本發(fā)明硅量子點增強的氧化鋅紫外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了便于理解本發(fā)明,下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實施例。但是,本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn),并不限于本文所描述的實施例。相反地,提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
參見圖1,本發(fā)明提供一種新型結(jié)構(gòu)的基于硅量子點增強的氧化鋅紫外探測器,它能夠加速載流子的收集,充分利用照射到的光,使得傳感器的靈敏度得到很大的提升。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種硅量子點增強的氧化鋅紫外探測器,其特征在于,包含:
硅基板1;
硅基板1上形成一層氫化非晶硅層2;
所述氫化非晶硅層2上形成多孔狀氧化鋅層,所述孔的孔徑范圍為50-600μm;
所述孔的內(nèi)壁上通過浸泡包含硅量子點的溶液使孔的內(nèi)壁上形成硅量子點,浸泡過后的基板經(jīng)過旋轉(zhuǎn)基板去除多余的硅量子點溶液;
形成硅量子后通過溶膠凝膠法在孔內(nèi)填充氧化鋅凝膠,并熱處理使多孔氧化鋅的孔被氧化鋅封閉,形成硅量子點增強的氧化鋅光活性層3;
所述光活性層3上的透明導電氧化物層4;
以及硅基板1另一側(cè)的金屬電極5。
進一步地,所述溶膠凝膠法填充凝膠的步驟重復三次以上保證多孔氧化鋅層被填充。
進一步地,所述硅量子點中還包括碳量子點,碳量子點的含量小于20%。
進一步地,所述量子點存在于離子液體中。
進一步地,所述多孔狀氧化鋅由氧化鋁模板法制作形成。
進一步地,所述氫化非晶硅層2的厚度為5-30nm。
進一步地,所述多孔狀氧化鋅與硅基板1的厚度比例為1:2-5。
進一步地,所述金屬電極5層的材料選自下列材料:銀、銅、鈀、鋅、鉑或者金。
本發(fā)明提供了一種新結(jié)構(gòu)的氧化錫紫外探測器,其中包括多孔氧化鋅層,通過硅量子點對多孔氧化鋅層進行處理,形成硅量子點增強的氧化鋅紫外探測器,能夠提升紫外探測器的效率,充分利用照射到的光,使得傳感器的靈敏度得到很大的提升。
附圖中描述位置關(guān)系的用于僅用于示例性說明,不能理解為對本專利的限制,顯然,本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例,而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。