苝四甲酸二酐有机层光电耦合器的制造方法_2

文档序号:10212302阅读:来源:国知局
用两者组合可制作出光电转换效率近于100%的巧四甲酸 二酢光禪合器。在此基础上,2015年3月经天水国营第八屯一厂对该器件的光电参数全面 测试,测试结果见表2。从表2可W看出,由巧四甲酸二酢制作的光电探测器在偏压为1. 5V ,lOOOlx (勒克斯)的白光照射下,其光电流在80 μ A左右,其电参数比较均匀,其暗电流在 lOnA左右。它大大低于利用单晶Si制作的光敏二极管的暗电流。同时,由表2可看出,在 无光照1. 5V偏压作用下,测得其暗电流在lOnm左右,其光电流与暗电流之比为ΙΟ3 (即光 电流是暗电流的1000倍),由于暗电流十分微弱,它在电路中产生的噪声电流也十分小。由 此得出,运种新型的巧四甲酸二酢光电探测器在使用电路中(包括制作的光禪合器),有非 常好的工作状态;另外,在低溫(-55Γ)及高溫(125°C)的条件下循环储存8小时,测其电 参数未发现有劣化现象,说明该有机光电探测器的电参数不受其环境溫度的变化的影响, 具有十分良好的可靠性和稳定性。
[0018] 本实用新型提供的巧四甲酸二酢有机层光禪合器已经制作出产品,并且于2014 年12月委托北京瑞普北光电子有限公司对其进行了光电参数的测试,测试结果见表3。
[0019]
[0020] 由表3的测试结果看出,运种新型光禪合器的电参数完全符合该公司同类产品的 质量指标。
[0021] 2015年7月,兰州大学物理科学技术学院对巧四甲酸二酢有机层光电禪合器也进 行了电学参数测试,测试结果见表4。
[0022]
[0023]由表4可W看出,本实用新型巧四甲酸二酢有机层光电禪合器的输入/输出传输 特性、隔离特性的参数及光电性能完全达到了由Si制作的光敏二极管忍片与GaAs红外发 光二极管忍片组合的光禪合器的技术指标。另外,由于暗电流的大幅度降低及反向击穿电 压的提高,从而增强了它在电路中使用的稳定性和可靠性;其光电转化的量子效率达到了 98% W上,比娃光敏二极管忍片及Ξ极管忍片组合的光禪器的光电转换量子效率提高20%, 制造成本是单晶娃器件的50%。它完全可W替代同类产品中的Si光敏二极忍片管组成的 光禪合器;同时,由表4中的测试数据可W看出,该光禪合器的输入特性由GaAs发光二极管 忍片决定;然而输出特性完全由作为受光器的巧四甲酸二酢光禪合器忍片决定,其暗电流 非常小,在nA数量级;其反向击穿电压在90V左右;它对信号有良好的传输特性,并且隔离 特性测出的电容十分小,在2-3PF(微微法拉);其绝缘电阻高达1〇ι°Ω,实现了电性能的完全 隔离。由其输入特性、输出特性、传输特性及隔离特性的逐个光电参数测试的结果表明,本 实用新型提供的光禪合器具有很好的抑制干扰并消除噪声的的特性。运些特性参数与厦口 华联光电技术责任有限公司及北京瑞普光电子有限公司的产品相比,达到了其参数标准, 并且个别参数还优于上述公司的产品的数值,实现了电性能的完全隔离具有十分良好的可 靠性和稳定性,完全在各种电路中稳定可靠使用;它在计算机及电子电路中具有广阔的用 途及市场前景。
【附图说明】
[0024] 图1是本实用新型光禪合器的结构示意图;
[0025] 图2是巧四甲酸二酢光电探测器忍片的剖面示意图;
[0026] 图3是制作本实用新型光禪合器时,在单晶Si片表面沉积的巧四甲酸二酢的X射 线衍射图;该图的横坐标表示衍射角度为2 Θ,纵坐标为衍射峰的相对强度;
[0027] 图4是利用微电子学平面工艺光刻方法,在IT0薄膜的表面刻蚀直径为50 μπι的 Al-Ni电极引线孔、在每个忍片的四周边缘光刻出宽度为30 μπι的台阶的光刻板图;
[0028] 图5是巧四甲酸二酢有机光电探测器忍片的光谱响应曲线图,横坐标为入射光的 波长(波长间隔lOnm),纵坐标为峰值响应度。
[0029] 图中:l-GaAs红外发光二极管忍片,2-巧四甲酸二酢光电探测器忍片,3-金属 壳体,4-金电极层,5-P-Si衬底层,6-巧四甲酸二酢单晶膜层,7- ITO膜层,8-儀膜层, 9-侣膜层,H1-金电极层厚度,肥一P-Si衬底层厚度,H3-巧四甲酸二酢单晶膜层厚度, H4-IT0膜层厚度,册一儀膜层厚度,册一侣膜层厚度,a-掩模图形正方形边长,b-刻蚀 台阶宽度,c-Al-Ni电极引线孔边缘与ITO膜左端的间距,d-Al-Ni电极引线孔直径,e-Al-Ni电极引线孔边缘与ITO膜上端的间距。
【具体实施方式】
[0030] 如图1所示:一种巧四甲酸二酢有机层光电禪合器,包括组装在同一密封的金属 壳体3内的发光器和雙光器,发光器为GaAs红外发光二极管忍片1,雙光器为巧四甲酸二酢 光电探测器电极忍片2。金属壳体3是顶端开口的金属壳体,高透明环氧树脂注入金属壳 体,将两个忍片在电气上完全绝缘封装。
[003。 参见图2 :巧四甲酸二酢光电探测器电极忍化包括依次叠层的金电极层4、P-Si 衬底层5、巧四甲酸二酢单晶膜层6和ITO膜层7, ITO膜层7表面设有儀膜层8,儀膜层8 表面设有侣膜层9 ;儀膜层8与侣膜层9组成忍片电极,忍片电极的直径为50 μ m。
[0032] 叠层的金电极层4、P-Si衬底层5与巧四甲酸二酢单晶膜层6的边长为3000 μm, ITO膜层7的边长为2940 μ m。
[0033] 金电极层厚度化为200皿,P-Si衬底层厚度肥为350 μπι,巧四甲酸二酢单晶膜 层厚度册为100皿,I TO膜层厚度H4为150皿,儀膜层厚度册为50皿,侣膜层厚度册 为 250 nm。
[0034] 厚度为350 μπι的P-Si (100)单晶衬底的下面蒸锻了 200皿的Au层,形成了欧姆 接触层;在P-Si (100)单晶衬底的上面蒸锻了 lOOnm的巧四甲酸二酢(PTCDA)单晶膜层,两 者的界面形成了同型异质结,具有肖特基势垒特性,在势垒中存在电场及电势。在被沉积的 巧四甲酸二酢的表面利用瓣射的方法沉积厚度150nm的IT0透明导电膜,在其表面瓣射沉 积50皿的高纯Ni (纯度为99. 99%)薄膜,之后,再瓣射250皿的高纯A1 (纯度为99. 99%)薄 膜,并在溫度为150°C,且通入氨气的合金化炉中微合金化3分钟,制得Al/NiATO/PTCDA/ P-Si/Au六层结构的基片。Ni薄膜的作用是防止A1与IT0发生反应,阻止了 A1与0反应 形成Al2〇3,提高了该光电探测器的稳定性及可靠性。
[0035] 本实用新型的制作方法是:采用微电子学中制造半导体Si器件的平面工艺制作 巧四甲酸二酢光电探测器电极忍片,而后将巧四甲酸二酢光电探测器电极忍片与GaAs红 外发光二极管忍片,用用高透明环氧树脂封装固定在园形顶端开口的金属壳体的引线柱 上;具体步骤简述如下:
[0036] 1、将厚度350 μ m,电阻率2 Ω . cm,晶面指数为100,经抛光后的P型单晶Si片进 行清洁处理:依次用甲苯、四氯化碳、丙酬、无水乙醇各超声波处理5mim后,使用去离子水 冲洗;经H2SO4煮沸3min冷却至室溫后再次用大量去离子水冲洗;用夹具将该Si片放置在 高真空加热蒸锻设备中,在Si片的背面蒸锻200nm的Au薄膜后,并在合金化炉中通&气, 形成Au-Si欧姆接触层巧日图2中的P-Si衬底层5与Au薄膜4的界面处)。
[0037] 2、在高真空状态下,将巧四甲酸二酢在其升华点向Si片正面沉积100皿的薄膜, 它在单晶Si片的
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