一种可用于精确测量位移、角度传感器的异质结ZnO薄膜/SiO2/Si，该异质结具有显著的光诱导位置敏感性。通过射频磁控溅射方法，在保留有自然氧化层二氧化硅的p型单晶Si(100)晶面上沉积ZnO薄膜。再通过直流磁控溅射方法，在ZnO薄膜/SiO2/Si异质结表面掩模，溅射A、B两个铟金属电极并相距7mm。根据本发明专利技术制备的ZnO薄膜/SiO2/Si异质结具有显著的光诱导位置敏感性。当氦氖激光照射在ZnO薄膜/SiO2/Si结构上表面的A位置时，样品的电阻达到一个最小值。激光照射位置由A向B移动时，样品的电阻逐渐增大，在B位置，样品的电阻达到一个最大值，其电阻变化率为1041％。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种可用于精确测量位移、角度传感器的异质结ZnO薄膜/SiO2/Si，该异质结具有显著的光诱导位置敏感性。通过射频磁控溅射方法，在保留有自然氧化层二氧化硅的p型单晶Si(100)晶面上沉积ZnO薄膜。再通过直流磁控溅射方法，在ZnO薄膜/SiO2/Si异质结表面掩模，溅射A、B两个铟金属电极并相距7mm。根据本专利技术制备的ZnO薄膜/SiO2/Si异质结具有显著的光诱导位置敏感性。当氦氖激光照射在ZnO薄膜/SiO2/Si结构上表面的A位置时，样品的电阻达到一个最小值。激光照射位置由A向B移动时，样品的电阻逐渐增大，在B位置，样品的电阻达到一个最大值，其电阻变化率为1041％。【专利说明】一种具有光诱导位置敏感性的异质结
本专利技术涉及一种测量位移、角度的传感器，具体涉及一种具有光诱导位置敏感性的异质结ZnO薄膜/Si02/Si，其特征是激光照射在ZnO薄膜/Si02/Si结构的不同位置，其电阻会发生变化，能够表现出一个1041 %电阻变化率。
技术介绍
对材料的电阻进行有效的操作控制广泛应用于信息通信、存储技术和记忆开关等领域，并引起研究人员的广泛关注。以前，人们关于电阻有效控制的研究工作大量集中在巨磁电阻和超导方面。超导材料在低于临界温度时，其电阻表现为零。由磁场调控的巨磁电阻被广泛应用于现代硬盘的读出磁头和磁传感器。至今，材料电阻的有效控制在许多学科的广泛应用使研究人员还在不断探索和尝试新的电阻操控手段。 文献物理学报，2012，61⑷报道了锰位铁掺杂Laa67Sra33FexMrvxO3薄膜在激光诱导下的电阻率温度特性。当T〈Tp时，薄膜的光致电阻率增大。然而T>TP时，光致电阻率减小。材料研究学报，2005，2 (19)报道了 Laa5Sra5MnO3薄膜的光诱导效应。Laa5Sra5MnOj^膜具有温度相变特征。在铁磁金属相，激光作用导致薄膜电阻增加。在顺磁非导体相，激光作用导致薄膜电阻减小。物理学报，2009，7 (58)报道了 Cu掺杂Laa67Sra33CuxMrvxO3薄膜的光诱导特性。物理学报，2012，4出1)报道了 Gda55Sra45MnO3薄膜光诱导电阻变化特性。这类钙钛矿锰氧化物的激光诱导电阻变化特性，主要是由于激光改变了材料的自旋极化方向。 文献Advancedmaterials, 2009, 21:1-5报道了一种新的电阻效应存在于Ti/Si02/Si金属-氧化物-半导体(MOS)结构中。MOS结构多年被应用于太阳能电池材料和场效应晶体管中，未见有电阻效应的报道。当波长为632nm的激光照射在样品的不同位置时，Ti/Si02/Si结构表现出不同的电阻，其电阻变化率为1000%。Ti/Si02/Si结构中多晶Ti薄膜的厚度为6.2nm,当Ti薄膜的厚度高于或低于6.2nm,其电阻效应会迅速下降。采用完全相同的制备工艺，Cu/Si02/Si和Co/Si02/Si结构未呈现明显的电阻效应。文献Journal ofapplied physics, 2011，054503报道了 a -c:Pd/Si02/Si的光诱导电阻效应，采用直流磁控溅射在保留自然氧化层的n-Si (100)上沉积Pd掺杂的无定形碳薄膜，厚度为20nm。该结构的不同位置在激光照射下表现出了一个15000%的电阻变化率。本专利技术ZnO薄膜/Si02/Si异质结具有的光诱导位置敏感性能在国内外文献上未见有报道。该异质结在5mw，632.8nm的激光下，其电阻变化率为1041%。ZnO薄膜的厚度没有严格的要求，40-60nm之间都可以，这大大降低了生产工艺的难度。其次，本专利技术可以长期在室温下存放，性能稳定，原材料广泛并且相对廉价。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有光诱导位置敏感性的异质结ZnO薄膜/Si02/Si及其制备方法。通过射频磁控溅射方法，在保留有自然氧化层二氧化硅的P型单晶Si(10)晶面上沉积ZnO薄膜。溅射本底真空为1.6X 10_4Pa，溅射气氛为氩气和氧气的混合气体，氩氧比为2:1，溅射气压为3.0Pa，溅射功率为84.5w, ZnO薄膜的厚度为40_60nm。根据本专利技术制备的ZnO薄膜/Si02/Si异质结具有显著的光诱导位置敏感性，当5mw，632.8nm的氦氖激光照射在ZnO薄膜/Si02/Si结构上表面的不同位置，其电阻是不同的。样品的电阻与样品上表面光照位置有近似的线性关系。ZnO薄膜/Si02/Si结构上表面的A、B位置间距为7mm,当激光照射在A位置时，样品的电阻达到一个最小值(Rmin = 8.85X 15 Ω )。激光照射位置由A向B移动时，样品的电阻逐渐增大，在B位置，样品的电阻达到一个最大值(Rmax=1.01Χ107Ω)ο ZnO薄膜/Si02/Si结构的电阻存在一个1041%的变化率。 本专利技术提供一种具有光诱导位置敏感性的异质结ZnO薄膜/Si02/Si及其制备方法。包括以下几个步骤:步骤1:将基片分别用甲苯、丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗，取出后在氮气流中干媒备用；步骤2:采用射频磁控溅射的方法，在基片上沉积ZnO薄膜；步骤3:采用直流磁控溅射方法，在ZnO薄膜/Si02/Si异质结表面掩模，溅射A、B两个电极并相距7_。 其中基片是P型单晶Si (100)，其电阻率为12-18 Ω cm。 其中溅射靶材是ZnO陶瓷靶。 其中溅射本底真空为1.6X 10_4Pa。 其中溅射气压是3.0Pa，溅射气氛是氩气和氧气的混合气体，氩氧比2:1。 其中溅射功率为84.5w (工作电压是0.65kV，工作电流是130mA)。 其中ZnO薄膜的厚度控制在40_60nm之间。 其中A、B两个电极是金属铟电极。 本专利技术的有益效果在于:提出了一种具有光诱导位置敏感性的新结构，ZnO薄膜/Si02/Si异质结。ZnO薄膜/Si02/Si异质结的制备工艺成熟，生产安全性强，易于实现工业化生产。王辉等人报道的金属-氧化物-半导体(MOS)结构，金属层的厚度很薄并且要求很苛刻。根据本专利技术制备的ZnO薄膜/Si02/Si异质结，ZnO薄膜的厚度在40_60nm之间，其光诱导位置敏感性能都很显著。该异质结构上表面的A、B位置间距为7mm，当氦氖激光光点由A位置向B位置移动时，异质结的电阻逐渐增大，存在一个1041%的电阻变化率。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。 图1是根据本专利技术制备的ZnO薄膜/Si02/Si异质结的结构示意图。从图中可以看出，ZnO薄膜/Si02/Si异质结是由p型单晶Si (100) I,自然氧化层二氧化娃2, ZnO薄膜3和A、B电极4组成。 图2是根据本专利技术制备的ZnO薄膜/Si02/Si异质结上表面的扫描电镜图。从图中可以看出，ZnO纳米颗粒大小均一，尺寸为5-8nm，排列紧密，薄膜表面较为平整。 图3是根据本专利技术制备的ZnO薄膜/Si02/Si异质结的X射线衍射谱图。从图中可以看出，样品出现了 ZnO的(002)衍射峰，同JCPDS卡片上的ZnO标准谱图(36-1451) —致，说明其为六方纤锌矿结构且没有其他杂质峰，具有高度的c轴择优取向本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术的目的是提供一种新型的具有光诱导位置敏感性的异质结及其制备方法，其特征是通过射频磁控溅射方法，在保留有自然氧化层二氧化硅的p型单晶Si(100)晶面上沉积ZnO薄膜，其厚度为40‑60nm之间，构成ZnO薄膜/SiO2/Si异质结。ZnO薄膜/SiO2/Si结构上表面的A、B电极位置间距为7mm，当5mw，632.8nm的氦氖激光照射在A位置时，样品的电阻最小。光照位置由A向B位置移动时，样品的光诱导电阻逐渐增大。当照射在B位置时，样品电阻达到最大。样品的光诱导电阻与样品上表面光照位置存在线性关系，存在一个1041％的变化率。通过射频磁控溅射方法制备ZnO薄膜/SiO2/Si异质结，该异质结由p型单晶Si(100)，自然氧化层二氧化硅，ZnO薄膜和A、B电极四部分构成。该异质结的制备包括以下几个步骤：步骤1：将p型单晶Si(100)分别用甲苯、丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗，取出后在氮气流中干燥备用；步骤2：溅射本底真空为1.6×10‑4Pa，溅射气氛为氩气和氧气的混合气体，氩氧比为2：1，溅射气压为3.0Pa，溅射功率为84.5w；步骤3：采用直流磁控溅射方法，在ZnO薄膜/SiO2/Si异质结表面掩模，溅射A、B两个铟金属电极并相距7mm。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周小岩，郭浩，杨波，李娜，阎子峰，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37
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