本发明涉及半导体材料
技术领域：
，具体涉及一种灵敏度提升的光敏电阻。
背景技术：
：光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。光敏电阻器对光的敏感性与人眼对可见光的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。光敏电阻常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法固化在绝缘衬底上，制作成很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，再接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。光敏电阻的灵敏度是指光敏电阻器不受到光照时的电阻值（暗阻）和受到光照时电阻值（亮阻）的相对变化值。光敏电阻的暗阻和亮阻间阻值之比约通常为1500：1。某些精密仪器工作的场景对光敏电阻的敏感度的要求非常高，因此需要生产一些具有超高灵敏度的光敏电阻。常规的光敏电阻由陶瓷基体、光敏层、芯片和电极等结构构成，陶瓷基体由氧化铝材料制成。为了提高光敏电阻的灵敏度，技术人员通常选择对光敏层的成分进行调整，例如人们通过在光敏层中添加二氯化铜材料来提高光敏电阻的暗电阻并降低其亮电阻，从而提高光敏电阻的灵敏度就是一种技术措施。专利申请号CN201510647858.1提供的一种可见光光敏电阻及其制作方法，也是这样一种技术方案，但是这种调整达到的灵敏度的提升具有一定的局限性，当光敏层的组分改进达到一定程度后，将很难在光敏电阻的灵敏度提升上实现新的突破。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种灵敏度提升的光敏电阻，该技术方案通过对陶瓷基体的材料进行改进，提升了光敏电阻的灵敏度，拓展了光敏电阻的应用。为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：一种灵敏度提升的光敏电阻，包括陶瓷基体、光敏层和电极；按照质量百分比，所述陶瓷基体的组分包括：烧结助剂0.4-0.8%，金属量子点复合物2.9-3.3%，氯化镝0.05-0.08%，氧化钐0.03-0.05%，氯化镉0.2-0.4%，余量为氧化铝。优选地，按照质量百分比，陶瓷基体的组分包括：烧结助剂0.5-0.7%，金属量子点复合物2.9-3.2%，氯化镝0.06-0.07%，氧化钐0.03-0.04%，氯化镉0.2-0.3%，余量为氧化铝。进一步优选地，按照质量百分比，陶瓷基体的组分包括：烧结助剂0.6%，金属量子点复合物3.1%，氯化镝0.06%，氧化钐0.04%，氯化镉0.3%，余量为氧化铝。优选地，烧结助剂中包括氧化镁、氧化钇和氯化镧，混合物中三者的质量比为8:2:1。烧结助剂的使用，可以增强陶瓷基体的烧结性能，在不影响烧结陶瓷基体质量的情况下，有助于适当降低烧结的温度，拓宽微粒组分的粒度范围。此外，烧结助剂的存在还有利微粒空间的合理搭配，提高了成型坯体的强度，使该坯体可进行适当的异型加工，并提高烧结效率。本发明中，金属量子点复合物的制备方法为：（1）按照质量份数，将2份醋酸铟，6份十二烷酸、80份十八碳烯加入到真空反应釜中，以115-118℃的温度保温反应1-1.2h，然后向反应釜内充入氮气气氛保护，并加入2.5份三(三甲基甲硅烷基)膦和6份三辛基膦，以182-188℃的温度保温反应25-30min，反应结束后冷却至室温，过滤，用足量的无水乙醇清洗，并离心、干燥得到沉淀物A；（2）将3份乙酸锌，6份油酸和100份丙基胺加入到真空反应釜中，以115-120℃的温度反应15-20min，然后充入氮气气氛保护，并加入3份三辛基膦和10份量子点，以185-193℃的温度继续反应15-20min，然后将产物冷却至室温，过滤用足量无水乙醇清洗，并离心、干燥得到沉淀物B；（3）将沉淀物A和沉淀物B混合加入到160份氯仿中分散均匀，然后向分散系中加入14份苯乙烯-马来酸酐共聚物和8份六亚甲基二胺，在62-65℃的温度下混合搅拌1.5-2h，并超声波处理15-18min，产物过滤后将沉淀物用足量无水乙醇清洗，干燥后得到所需金属量子点复合物。其中，量子点为SnTe、InNP和ZnSe按照4:2:1的质量比混合的混合物。优选地，陶瓷基体组分中氧化铝选择粒径为20-30nm的α型氧化铝微粉。α型氧化铝呈白色蓬松粉末状态，晶型是α型，粒径是20nm；比表面积≥50m/g。粒度分布均匀，纯度高，分散性好，具有耐高温的惰性，但不属于活性氧化铝，几乎没有催化活性；α型氧化铝的成型性好，晶相稳定、硬度高、尺寸稳定性好，能够提高制备的陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性和抗蠕变性能。优选地，陶瓷基体的烧结温度为1650-1680℃，烧结时采用氦气或氩气对烧结体进行保护。本发明中，光敏层位于陶瓷基体表层，光敏层材料由硫化镉、硒化镉和氯化镉按照12:5:3的质量比组合而成，光敏层通过500-650℃的温度烧结固化后获得，烧结后的光敏层厚度为3-5μm。本发明提供的光敏电阻采用聚二甲基硅氧烷封装胶进行封装。该型封装材料既具有良好的耐候性能，可以为内部的器件提供防护作用，还具有极好的透明度，能够便于光线的入射和传播。本发明具有如下的有益效果：本发明的技术方案中，通过对陶瓷基体组分的改进，来提高光敏电阻的灵敏度，从而突破了光敏层材料改进中出现的技术瓶颈，实现了对光敏电阻体灵敏度的显著提升。本发明在光敏电阻陶瓷基体中添加了一种金属量子点复合物，该成分在陶瓷基体中可以提升光线对半导体材料的催化作用，提高载流子在半导体材料中的漂移运动速率，从而使得光敏电阻的“亮电阻”大大降低，实现提升光敏电阻灵敏度的作用。本发明中的陶瓷基体中还通过烧结助剂和氧化铝微粉材料的选用，提高了陶瓷基体的烧结质量，使得陶瓷基体的性能更加优良，更便于发挥提升光敏电阻灵敏度的作用。具体实施方式下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。实施例1一种灵敏度提升的光敏电阻，包括陶瓷基体、光敏层和电极；按照质量百分比，陶瓷基体的组分包括：烧结助剂0.4%，金属量子点复合物2.9%，氯化镝0.05%，氧化钐0.03%，氯化镉0.2%，余量为氧化铝。烧结助剂中包括氧化镁、氧化钇和氯化镧，混合物中三者的质量比为8:2:1。本实施例中，金属量子点复合物的制备方法为：（1）按照质量份数，将2份醋酸铟，6份十二烷酸、80份十八碳烯加入到真空反应釜中，以115℃的温度保温反应1h，然后向反应釜内充入氮气气氛保护，并加入2.5份三(三甲基甲硅烷基)膦和6份三辛基膦，以182℃的温度保温反应25min，反应结束后冷却至室温，过滤，用足量的无水乙醇清洗，并离心、干燥得到沉淀物A；（2）将3份乙酸锌，6份油酸和100份丙基胺加入到真空反应釜中，以115℃的温度反应15min，然后充入氮气气氛保护，并加入3份三辛基膦和10份量子点，以185℃的温度继续反应15min，然后将产物冷却至室温，过滤用足量无水乙醇清洗，并离心、干燥得到沉淀物B；其中，量子点为SnTe、InNP和ZnSe按照4:2:1的质量比混合的混合物；（3）将沉淀物A和沉淀物B混合加入到160份氯仿中分散均匀，然后向分散系中加入14份苯乙烯-马来酸酐共聚物和8份六亚甲基二胺，在62℃的温度下混合搅拌1.5h，并超声波处理15min，产物过滤后将沉淀物用足量无水乙醇清洗，干燥后得到所需金属量子点复合物。陶瓷基体组分中氧化铝选择粒径为20-30nm的α型氧化铝微粉；陶瓷基体的烧结温度为1650℃，烧结时采用氦气对烧结体进行保护。光敏层位于陶瓷基体表层，光敏层材料由硫化镉、硒化镉和氯化镉按照12:5:3的质量比组合而成，光敏层通过500℃的温度烧结固化后获得，烧结后的光敏层厚度为3μm。该型光敏电阻采用聚二甲基硅氧烷封装胶进行封装。实施例2一种灵敏度提升的光敏电阻，包括陶瓷基体、光敏层和电极；按照质量百分比，陶瓷基体的组分包括：烧结助剂0.8%，金属量子点复合物3.3%，氯化镝0.08%，氧化钐0.05%，氯化镉0.4%，余量为氧化铝。烧结助剂中包括氧化镁、氧化钇和氯化镧，混合物中三者的质量比为8:2:1。本实施例中，金属量子点复合物的制备方法为：（1）按照质量份数，将2份醋酸铟，6份十二烷酸、80份十八碳烯加入到真空反应釜中，以118℃的温度保温反应1.2h，然后向反应釜内充入氮气气氛保护，并加入2.5份三(三甲基甲硅烷基)膦和6份三辛基膦，以188℃的温度保温反应30min，反应结束后冷却至室温，过滤，用足量的无水乙醇清洗，并离心、干燥得到沉淀物A；（2）将3份乙酸锌，6份油酸和100份丙基胺加入到真空反应釜中，以120℃的温度反应20min，然后充入氮气气氛保护，并加入3份三辛基膦和10份量子点，以193℃的温度继续反应20min，然后将产物冷却至室温，过滤用足量无水乙醇清洗，并离心、干燥得到沉淀物B；其中，量子点为SnTe、InNP和ZnSe按照4:2:1的质量比混合的混合物；（3）将沉淀物A和沉淀物B混合加入到160份氯仿中分散均匀，然后向分散系中加入14份苯乙烯-马来酸酐共聚物和8份六亚甲基二胺，在65℃的温度下混合搅拌2h，并超声波处理18min，产物过滤后将沉淀物用足量无水乙醇清洗，干燥后得到所需金属量子点复合物。陶瓷基体组分中氧化铝选择粒径为20-30nm的α型氧化铝微粉；陶瓷基体的烧结温度为1680℃，烧结时采用氩气对烧结体进行保护。光敏层位于陶瓷基体表层，光敏层材料由硫化镉、硒化镉和氯化镉按照12:5:3的质量比组合而成，光敏层通过650℃的温度烧结固化后获得，烧结后的光敏层厚度为5μm。该型光敏电阻采用聚二甲基硅氧烷封装胶进行封装。实施例3一种灵敏度提升的光敏电阻，包括陶瓷基体、光敏层和电极；按照质量百分比，陶瓷基体的组分包括：烧结助剂0.6%，金属量子点复合物3.1%，氯化镝0.06%，氧化钐0.04%，氯化镉0.3%，余量为氧化铝。烧结助剂中包括氧化镁、氧化钇和氯化镧，混合物中三者的质量比为8:2:1。本实施例中，金属量子点复合物的制备方法为：（1）按照质量份数，将2份醋酸铟，6份十二烷酸、80份十八碳烯加入到真空反应釜中，以117℃的温度保温反应1.1h，然后向反应釜内充入氮气气氛保护，并加入2.5份三(三甲基甲硅烷基)膦和6份三辛基膦，以185℃的温度保温反应27min，反应结束后冷却至室温，过滤，用足量的无水乙醇清洗，并离心、干燥得到沉淀物A；（2）将3份乙酸锌，6份油酸和100份丙基胺加入到真空反应釜中，以118℃的温度反应17min，然后充入氮气气氛保护，并加入3份三辛基膦和10份量子点，以190℃的温度继续反应19min，然后将产物冷却至室温，过滤用足量无水乙醇清洗，并离心、干燥得到沉淀物B；其中，量子点为SnTe、InNP和ZnSe按照4:2:1的质量比混合的混合物；（3）将沉淀物A和沉淀物B混合加入到160份氯仿中分散均匀，然后向分散系中加入14份苯乙烯-马来酸酐共聚物和8份六亚甲基二胺，在64℃的温度下混合搅拌1.7h，并超声波处理15-18min，产物过滤后将沉淀物用足量无水乙醇清洗，干燥后得到所需金属量子点复合物。陶瓷基体组分中氧化铝选择粒径为20-30nm的α型氧化铝微粉；陶瓷基体的烧结温度为1660℃，烧结时采用氦气对烧结体进行保护。光敏层位于陶瓷基体表层，光敏层材料由硫化镉、硒化镉和氯化镉按照12:5:3的质量比组合而成，光敏层通过580℃的温度烧结固化后获得，烧结后的光敏层厚度为4μm。该型光敏电阻采用聚二甲基硅氧烷封装胶进行封装。性能测试根据光敏电阻灵敏度测试方法，将实施例1-3中的光敏电阻，与作为对照组的同规格的使用普通氧化铝陶瓷作为陶瓷基体的光敏电阻，做性能对比测试，其中，对照组与实施例组的不同点在于陶瓷基体材料的组分和制备工艺不同；统计各光敏电阻的暗电阻值和在10lux光照强度情况下的亮电阻，得到如下数据：表1：本实施例与对照组中光敏电阻的灵敏度测试结果测试项目对照组实施例1实施例2实施例3暗电阻值（MΩ）0.780.860.840.82亮电阻值（KΩ）8.3-9.24.2-4.54.1-4.34.2-4.4分析以上试验数据发现，本发明的技术方案可以通过显著降低光敏电阻的亮电阻值来提升光敏电阻的灵敏度，其中该方案也能够对光敏电阻的暗电阻值进行一定程度的提高，从而进一步提升光敏电阻的灵敏度。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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