专利名称：一种具有红外光生伏特效应的“光敏染料/硅”双层结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有光电效应的半导体材料，特别是将光敏染料化学键合在半导体硅的表面而制成的光敏染料/硅双层结构，它是具有红外光生伏特效应的半导体材料。
背景技术：
由半导体材料制成的各种光电器件，早已在许多行业得到了广泛应用。但是，现有该类半导体材料的光电转换效率以及光谱响应范围等方面仍存在一些问题。为了解决上述问题，人们通过蒸镀、表面涂层等物理方法将染料固定在半导体表面「-3」。如，Forrest等人已经提出用真空沉积的方法将光敏染料沉积在单晶硅表面，染料和半导体界面存在有接触垒「2，5」，研究了这种接触垒二极管的输运特征，并指出这种器件可能有广泛用途。将光敏染料通过化学键合于半导体表面是一种全新的方法和途径。如，1984年Pimentel等人首先提出了通过共价键将吸光染料固定在半导体表面的设想「4」，他认为，用表面键合有吸光染料的半导体材料作为光电化学电池的电极，有可能“催化在液相中的最基本的电子转移反应，防止电极的化学腐蚀，避免逆反应的发生，以及使有效光谱范围与太阳光谱相匹配”。有关通过光敏染料/硅双层结构将红外线转换为电能的技术至今未见报导。
参考文献「1」Borsenberger，P.M.，US Patent，4711831，1987-12-08.
「2」Forrest，S.R.et al.，Appl.Phys Lett.，1982，41(1)；90-93.
「3」Spitler，M T.et al.，Langmuir，1988，4(4)861-867.
「4」Pimentel，C.Chemical and Engineering News，1984，628-15.
「5」Fornest，S.R.et al.，J Appl.Phys.，1984，56(2)543-551发明内容本发明的目的是提供一种具有红外光生伏特效应的“光敏染料/硅”双层结构，使半导体材料领域增添一类新的具有红外光生伏特效应的新材料。
本发明的目的是这样实现的一种具有红外光生伏特效应的“光敏染料/硅”双层结构，其特征是，其结构式为 分别代表 其中R1为H CH3C2H5CH3O C2H5O Cl Br I (CH3)2N HO 其中R2，R3为H CH3C2H5C3H7C6H5 其中R4，R5为H CH3C2H5C6H5CH3O C2H5O Cl BrI (CH3)2N HO 其中R6，R7为H CH3O C2H5O
其中R8为H CH3O C2H5O Cl HO 其中R9为H CH3C2H5C6H5Cl CH3O C2H5O HO 其中R10为H CH3C2H5 其中R11R12为H CH3C2H5C6H5Cl CH3O C2H5On＝1，2，3，4，5……正整数 n＝1，2，3，4，5……正整数②G1，G2分别代表H CH3C2H5C3H7C4H9C6H5C6H5O CH3O
C6H5S C6H5NH Cl Br③n＝0，1；m＝0，1④L代表乙撑基取代乙撑基丙撑基 取代丙撑基⑤X-代表负离子⑥A代表CH2CHCH2OB代表CH2CHSi(OR’)2O R’为CH3、C2H5在AnBm中，n，m可均等于零，亦可n为零m为壹或者n为壹m为零⑦R代表烷基，取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基。
本发明人通过多年的系统研究，对光敏染料进行了筛选，将多甲川菁染料通过化学方法直接共价键合在单晶硅、多晶硅或非晶硅表面，形成“光敏染料/硅”双层结构，多甲川菁染料共价键合于半导体表面，能将吸收的光量子产生的载流子以直接注入或间接注入机制传递给半导体衬底，从而使半导体对近红外光敏化，近而改善其光电性能。
经发明人测试(已在相关文献中公布该测试方法)，本发明的“光敏染料/硅”双层结构器件具有红外光生伏特效应。
本发明人在半导体表面化学键合多甲川菁染料制成的双层结构器件在理论及应用上都有重要意义。
具体实施例方式
实施例一将电阻率为5-8Ω.cm的单面抛光单晶硅片〔P-Si(111)〕切割成10mm×10mm样片，经清洗、干燥，与有关试剂进行系列反应〔半导体光电，1999，20(2)143〕得具有如下结构的“光敏染料/P-Si”异质结
将此异质结制成夹层结构In/光敏染料/P-Si，按照文献[高等学校化学学报，1991，12(4)541]方法(下同)测定其表面光电压，表面光电压，1.2×104μv(λ980nm)。
实施例二将电阻率为5-9Ω.cm的单面抛光单晶硅片〔N-Si(100)〕切割成10mm×10mm样片，经清洗、干燥，与有关试剂进行系列反应〔中国科学，(B辑)，1993，23(2)120〕得具有如下结构的“光敏染料/n-Si”异质结 将此异质结制成夹层结构In/光敏染料/N-Si，测定其表面光电压，表面光电压，2.6×103μv(λ1090nm)。
实施例三将电阻率为109Ω.cm(未掺杂)的α-Si:H薄膜(厚度为3×103，玻璃为衬底)用低温等离子体活化并在氨水中处理〔功能材料，1996，27(5)399〕经与有关试剂反应，即得具有如下结构的“光敏染料/α-Si”异质结
将此异质结制成In/光敏染料/α-Si夹层结构，测定其表面光电压，表面光电压1.2×103μv(λ940nm)。
上述“光敏染料/硅”双层结构中的硅可以是单晶硅(N型，P型)，多晶硅(N型，P型)或非晶硅(N型，P型)。
权利要求
1.一种具有红外光生伏特效应的“光敏染料/硅”双层结构，其特征是，其结构式为 分别代表 其中R1为H CH3C2H5CH3O C2H5O Cl Br I(CH3)2N HO 其中R2，R3为H CH3C2H5C3H7C6H5 其中R4，R5为H CH3C2H5C6H5CH3O C2H5O Cl BrI(CH3)2N HO 其中R6，R7为H CH3O C2H5O 其中R8为H CH3O C2H5O Cl HO 其中R9为H CH3C2H5C6H5Cl CH3O C2H5O HO 其中R10为H CH3C2H5 其中R11R12为H CH3C2H5C6H5Cl CH3O C2H5On＝1，2，3，4，5……正整数 n＝1，2，3，4，5……正整数②G1，G2分别代表H CH3C2H5C3H7C4H9C6H5C6H5O CH3OC6H5S C6H5NH Cl Br ③n＝0，1；m＝0，1④L代表乙撑基取代乙撑基丙撑基取代丙撑基⑤X-代表负离子⑥A代表CH2CHCH2OB代表CH2CHSi(OR’)2O R’为CH3、C2H5在AnBm中，n，m可均等于零，亦可n为零m为壹或者n为壹m为零⑦R代表烷基，取代烷基、烯基、取代烯基、炔基、取代炔基。
2.根据权利要求1所述一种具有红外光生伏特效应的“光敏染料/硅”双层结构，其特征是，所述结构式中的硅是单晶硅、或多晶硅或非晶硅。
全文摘要
本发明公开了一种具有红外光生伏特效应的“光敏染料/硅”双层结构，其结构为右式，它将多甲川菁染料直接化学共价键合于单晶硅、多晶硅或非晶硅表面形成双层结构的异质结，可以在红外光的波长范围内获得光生伏特效应，这在理论上和应用上都有重要意义。
文档编号H01L31/0256GK101055897SQ200710048818
公开日2007年10月17日 申请日期2007年4月5日 优先权日2007年4月5日
发明者张祖训, 郝纪祥, 张盛唐 申请人:成都埃福斯材料科技有限公司