本发明专利技术提供了一种基于Pt/Ti/SiO2/Si衬底的宽波段薄膜型光电探测器。其特征在于，其中包括：一Pt/Ti/SiO2/Si衬底；一导电类型为n型的Mn-Co-Ni-O薄膜；一导电类型为p型的Mn-Co-Ni-O薄膜；在导电类型为p型Mn-Co-Ni-O薄膜部分膜面上制作顶电极，同时刻蚀薄膜直到露出部分Pt/Ti/SiO2/Si衬底的表面导电层作为底电极。制备出pn结，产生光生伏特效应，以实现紫外-可见-红外宽波段探测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种宽波段薄膜型光电探测器，特别涉及一种基于Pt/Ti/Si02/Si衬底，用多元过渡金属氧化物Mn-Co-Ni-O薄膜制备出pn结的宽波段光电探测器的结构。
技术介绍
探测器件是光电技术发展的关键和基础，在科技和民用等方面发挥着重要的作用。光电探测器是探测器中灵敏度最高的一类，具有探测率高，响应速度快的特点，但它工作一般都有特定的波长范围。通常情况下，氮化镓(GaN)探测器的工作波段是250 400nm， Si基探测器的工作波段是400 800nm，铟镓砷(InGaAs)探测器的工作波段是900 1700nm。追求发展宽波段光电探测器一直是人们努力的方向，为此发展新材料体系，进一步拓宽探测器的工作波段(250 1700nm)将存在非常重要的实际应用价值。多元过渡金属氧化物Mn-Co-Ni-O材料是目前发现的唯一的一种全波段热敏辐射探测材料。该氧化物具有半导体性质，温度低时载流子数目少，因而其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，其电阻值降低。用它所制备的器件具有200纳米-50微米极宽阔的光响应波段，寿命长和价格便宜的优点。Mn-Co-Ni-O材料有高的电阻温度系数， 其热敏特性已在热敏电阻器件、红外探测器等方面有着重要的应用，而且研究发现它具有丰富的物理特性，利用该材料的光电特性和器件结构的设计，可产生光生伏特效应，实现 Mn-Co-Ni-O材料作为光电探测材料的应用。本专利采用Mn-Co-Ni-O过渡金属氧化物薄膜的制备和器件结构的设计，以实现宽波段(250 1700nm)探测的目标。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于Pt/Ti/Si02/Si衬底的宽波段薄膜型光电探测器的结构。 利用Mn-Co-Ni-O薄膜材料导电类型的不同，采用湿化学法在Pt/Ti/Si02/Si衬底上制备出导电类型为P型和η型的Mn-Co-Ni-O薄膜叠加结构，形成pn结，有光入射时可发生光生伏特效应，实现紫外-可见-红外宽波段探测。下面我们结合附图对本专利做详细的阐述。探测器的结构如图I所示，在商用的Pt/Ti/Si02/Si衬底I上依次制备导电类型为η型的Mn-Co-Ni-O薄膜2，薄膜厚度范围在100纳米到9微米；导电类型为P型的 Mn-Co-Ni-O薄膜3，薄膜厚度范围在100纳米到9微米；在导电类型为P型的Mn-Co-Ni-O 薄膜3的部分膜面上制作一块导电层作为顶电极4,底电极5制作在去除一部分导电类型为 η型的Mn-Co-Ni-O薄膜2和导电类型为P型的Mn-Co-Ni-O薄膜3后露出的衬底表面导电层上。器件的制备方法如图2所示，包括I.衬底的清洗选择表面可以导电的Pt/Ti/Si02/Si衬底，用常规的方法清洗，去除衬底表面的杂质和污物，然后烘干备用。2.薄膜的生长采用专利ZL =200610030144. 7中所述的湿化学法制备Mn-Co-Ni-O薄膜，选取醋酸锰、醋酸钴、醋酸镍为原料，以冰醋酸作溶剂，分别配制导电类型是η和P的前驱体溶液，然后使用匀胶机和快速退火炉来制备薄膜材料。先是在Pt/Ti/Si02/Si衬底上I生长导电类型为η型的Mn-Co-Ni-O薄膜2，在导电类型为η型的Mn-Co-Ni-O薄膜2上继续生长导电类型为P型的Mn-Co-Ni-O薄膜3，这样就制备出导电类型为P型和η型Mn-Co-Ni-O薄膜叠加结构,形成pn结。3.电极的制备采用刻蚀工艺去除一部分导电类型为P型Mn-Co-Ni-O薄膜3和导电类型为η型 Mn-Co-Ni-O薄膜2，深度到露出衬底上的部分导电层作为底电极5 ;在导电类型为P型的 Mn-Co-Ni-O薄膜3的部分膜面上用掩模板保护，制备上一块导电层作为顶电极4。本专利技术有如下积极效果和优点I.选择表面可以导电的Pt/Ti/Si02/Si衬底，在该衬底上生长的Mn-Co-Ni-O薄膜有很好的结晶性，而且此衬底的表面导电层可以兼做底电极。2. Mn-Co-Ni-O材料是全波段的热敏探测材料，本专利技术利用该材料的光电特性和器件结构的设计，可产生光生伏特效应，用于制备紫外-可见-红外宽波段光电探测器件，拓展了 Mn-Co-Ni-O薄膜材料的应用范围。3. Mn-Co-Ni-O材料的导电类型与其组分配比相关联，随着组分比例的变化,材料的导电类型可以在η和P之间转换。Mn-Co-Ni-O材料是尖晶石结构，其通式可写为 Mn3_x_yCoyNix04，一般来说，高 Ni 含量(O. 75 ^ x ^ I. O) Mn-Co-Ni-O 材料是 η 型，如 NiMn204、 Ni0.75Co0.5MnL 7504薄膜；而较低Ni含量(O彡X彡O. 5)的Mn-Co-Ni-O材料是P型，如 Nio. 5。01. CiMn1.504、Ni0.4sCo0.96MnL 5604、MnCo2O4 薄月旲。4.导电类型为P型和η型的Mn-Co-Ni-O薄膜材料都是尖晶石结构，晶格常数相近，在制备pn结时不存在晶格失配的问题，在衬底上依次生长导电类型为η型和P型的薄膜，可成功形成Pn结，用于制备光伏探测器件。5.利用光生伏特效应的光电探测器工作不需要外加偏压，器件功耗低，其结构有利于制备成大规模焦平面器件，有着宽阔的发展前景。附图说明图I.本专利技术基于Pt/Ti/Si02/Si衬底的宽波段薄膜型光电探测器的结构示意图； 图中I——Pt/Ti/Si02/Si 衬底；2——导电类型为η型的Mn-Co-Ni-O薄膜；3——导电类型为P型的Mn-Co-Ni-O薄膜；4——顶电极；5——底电极。图2.制备方法流程图。图3.在 Pt/Ti/Si02/Si 衬底上 Mnh56Coa96Nia48CVNiMn2O4 薄膜的电流-电压特性。具体实施例方式下面提供一个通过实验研究得到的实施例，并对本专利技术作进一步的详细说明。在Pt/Ti/Si02/Si衬底上，通过湿化学法在此衬底上先制备1.5微米厚的NiMn2O4 薄膜，该薄膜的导电类型是η型，在NiMn2O4薄膜上接着用湿化学法生长I. 5微米厚的 MnL56Co0.96Ni0.4804薄膜，该薄膜的导电类型是P型，这样就制备出导电类型是P型和η型的薄膜叠加结构，形成pn结。制备底电极和顶电极后就获得了 pn结光伏探测器件。图3是在Pt/Ti/Si02/Si衬底上Mnh56Coa96Nia48CVNiMn2O4薄膜的电流-电压特性，是典型的pn结 I-V曲线，说明pn结的成功制备。权利要求1.一种基于Pt/Ti/Si02/Si衬底的宽波段薄膜型光电探测器，包括Pt/Ti/Si02/Si衬底(I)、导电类型为η型的Mn-Co-Ni-O薄膜(2)、导电类型为ρ型的 Mn-Co-Ni-O薄膜(3)、顶电极(4)和底电极(5)，其特征在于:在Pt/Ti/Si02/Si衬底(I)上依次制备膜厚为100纳米到9微米的导电类型为η型的Mn-Co-Ni-O薄膜(2)，膜厚为100 纳米到9微米的导电类型为ρ型的Mn-Co-Ni-O薄膜(3);在导电类型为ρ型的Mn-Co-Ni-O 薄膜(3)的部分膜面上制作一块导电层作为顶电极(4)，底电极(5)制作在去除一部分导电类型为η型的Mn-Co-Ni-O薄膜(2)和导电类型为ρ型的Mn-Co-Ni-O薄膜(3)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：侯云，黄志明，高艳卿，吴敬，张雷博，周炜，张琰，褚君浩，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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