一种基于氧化锌-磷化亚铜光电探测器的制备方法

1.本发明属于材料与器件技术领域，具体涉及光电探测器件的制备方法。


背景技术：

2.氧化锌是n型透明导电薄膜材料，磷化亚铜是p型半导体材料，两者均具有光电导响应，可用于制备光探测器件。通过利用单一氧化锌或磷化亚铜因光照电阻变化实现光探测的器件，由于材料受本身电学性质以及气体表面吸附的影响，光电效应较差。本专利将两者结合，制备成pn结这种结构的器件，光电探测性能有所提升。器件制备中，为了获得性能较好的器件，本专利使用铝掺杂的氧化锌代替氧化锌本征半导体材料。所制备器件，能够探测可见光。


技术实现要素：

3.本发明针对现有研究不足，提出了一种基于氧化锌、磷化亚铜光电探测器的制备方法。首先在铜箔片表面生长磷化亚铜，然后，在磷化亚铜表面沉积铝掺杂n型氧化锌薄膜；最后在氧化锌表面沉积铝电极获得器件。
4.步骤(1).将次磷酸钠放入刚玉舟中，然后在刚玉舟表面覆盖1-5平方厘米，厚度为250-1000微米的铜箔；
5.步骤(2).将步骤(1)的刚玉舟放入刚玉管中，抽真空后，充入1个大气压的氩气，然后刚玉管两端密封；
6.步骤(3).将步骤(2)刚玉管通过管式炉加热至280～300℃，升温速率10℃/min；温度升至280～300℃后保温，保温时间为30～60min；然后自然冷却至室温，刚玉管抽真空去除管内残留气体，然后取出产物表面生长有磷化亚铜的铜箔；
7.步骤(4).将步骤(3)产物作为基底，通过磁控溅射法沉积铝掺杂氧化锌薄膜；磁控溅射设备真空度0.1-1.0pa，氧气流量1-5sccm，氩气流量20-50sccm，溅射电压300-450v，电流30-60ma，溅射时间20-40min，靶材为铝掺杂金属锌靶；制备的氧化锌薄膜厚度50-200nm；
8.步骤(5).在步骤(4)产物氧化锌薄膜表面，通过热蒸发法在n型氧化锌表面沉积铝电极；热蒸发设备真空度5
×
10-4
pa，沉积速度20nm/min。
9.作为优选，所述的铜箔厚度为600微米。
10.作为优选，铝掺杂金属锌靶材中铝掺杂量为3％。
11.作为优选，所述的刚玉管通过管式炉加热至280℃。
12.本专利中的铝电极也可以是银、金电极。
13.本专利中的铜基底也可以为硅基底。
14.本发明的优点是：在铜箔表面沉积磷化亚铜和氧化锌构成的光电器件，制作方法简单，器件性能重复性高，本发明制备器件所需原材料丰富，制备简单，成本低，对于可见光探测性能较好。
附图说明
15.图1为本发明得到的结构示意图。
具体实施方式
16.实施例一：
17.一种基于氧化锌-磷化亚铜光电探测器的制备方法
18.步骤(1).将次磷酸钠放入刚玉舟中，然后在刚玉舟表面覆盖1平方厘米，厚度为250微米的铜箔；
19.步骤(2).将步骤(1)的刚玉舟放入刚玉管中，抽真空后，充入1个大气压的氩气，然后刚玉管两端密封；
20.步骤(3).将步骤(2)刚玉管通过管式炉加热至280℃，升温速率10℃/min；温度升至280℃后保温，保温时间为30min；然后自然冷却至室温，刚玉管抽真空去除管内残留气体，然后取出产物表面生长有磷化亚铜的铜箔；
21.步骤(4).将步骤(3)产物作为基底，通过磁控溅射法沉积铝掺杂氧化锌薄膜；磁控溅射设备真空度0.1pa，氧气流量1sccm，氩气流量20sccm，溅射电压300v，电流30ma，溅射时间20min，靶材为铝掺杂金属锌靶；制备的氧化锌薄膜厚度50nm；
22.步骤(5).在步骤(4)产物氧化锌薄膜表面，通过热蒸发法在n型氧化锌表面沉积铝电极；热蒸发设备真空度5
×
10-4
pa，沉积速度20nm/min。如图1所示，即为本发明的结构示意图。
23.实施例二：
24.一种基于氧化锌-磷化亚铜光电探测器的制备方法
25.步骤(1).将次磷酸钠放入刚玉舟中，然后在刚玉舟表面覆盖3平方厘米，厚度为500微米的铜箔；
26.步骤(2).将步骤(1)的刚玉舟放入刚玉管中，抽真空后，充入1个大气压的氩气，然后刚玉管两端密封；
27.步骤(3).将步骤(2)刚玉管通过管式炉加热至290℃，升温速率10℃/min；温度升至290℃后保温，保温时间为40min；然后自然冷却至室温，刚玉管抽真空去除管内残留气体，然后取出产物表面生长有磷化亚铜的铜箔；
28.步骤(4).将步骤(3)产物作为基底，通过磁控溅射法沉积铝掺杂氧化锌薄膜；磁控溅射设备真空度0.6pa，氧气流量3sccm，氩气流量40sccm，溅射电压400v，电流40ma，溅射时间30min，靶材为铝掺杂金属锌靶；制备的氧化锌薄膜厚度120nm；
29.步骤(5).在步骤(4)产物氧化锌薄膜表面，通过热蒸发法在n型氧化锌表面沉积金电极；热蒸发设备真空度5
×
10-4
pa，沉积速度20nm/min。
30.实施例三：
31.一种基于氧化锌-磷化亚铜光电探测器的制备方法
32.步骤(1).将次磷酸钠放入刚玉舟中，然后在刚玉舟表面覆盖5平方厘米，厚度为1000微米的铜箔；
33.步骤(2).将步骤(1)的刚玉舟放入刚玉管中，抽真空后，充入1个大气压的氩气，然后刚玉管两端密封；
34.步骤(3).将步骤(2)刚玉管通过管式炉加热至300℃，升温速率10℃/min；温度升至300℃后保温，保温时间为60min；然后自然冷却至室温，刚玉管抽真空去除管内残留气体，然后取出产物表面生长有磷化亚铜的铜箔；
35.步骤(4).将步骤(3)产物作为基底，通过磁控溅射法沉积铝掺杂氧化锌薄膜；磁控溅射设备真空度1.0pa，氧气流量5sccm，氩气流量50sccm，溅射电压450v，电流60ma，溅射时间40min，靶材为铝掺杂金属锌靶；制备的氧化锌薄膜厚度200nm；
36.步骤(5).在步骤(4)产物氧化锌薄膜表面，通过热蒸发法在n型氧化锌表面沉积银电极；热蒸发设备真空度5
×
10-4
pa，沉积速度20nm/min。


技术特征：
1.一种基于氧化锌-磷化亚铜光电探测器的制备方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：步骤(1).将次磷酸钠放入刚玉舟中，然后在刚玉舟表面覆盖1-5平方厘米，厚度为250-1000微米的铜箔；步骤(2).将步骤(1)的刚玉舟放入刚玉管中，抽真空后，充入1个大气压的氩气，然后刚玉管两端密封；步骤(3).将步骤(2)刚玉管通过管式炉加热至280～300℃，升温速率10℃/min；温度升至280～300℃后保温，保温时间为30～60min；然后自然冷却至室温，刚玉管抽真空去除管内残留气体，然后取出产物表面生长有磷化亚铜的铜箔；步骤(4).将步骤(3)产物作为基底，通过磁控溅射法沉积铝掺杂氧化锌薄膜；磁控溅射设备真空度0.1-1.0pa，氧气流量1-5sccm，氩气流量20-50sccm，溅射电压300-450v，电流30-60ma，溅射时间20-40min，靶材为铝掺杂和金属锌靶；制备的氧化锌薄膜厚度50-200nm；步骤(5).在步骤(4)产物氧化锌薄膜表面，通过热蒸发法在n型氧化锌表面沉积铝电极；热蒸发设备真空度5
×
10-4
pa，沉积速度20nm/min。2.根据权利要求1所述的一种光电探测器件的制备方法，其特征在于：所述的铜箔厚度为600微米。3.根据权利要求1所述的一种光电探测器件的制备方法，其特征在于：所述的刚玉管通过管式炉加热至280℃。4.根据权利要求1所述的一种光电探测器件的制备方法，其特征在于：所述的铝电极也替换为银电极或金电极。5.根据权利要求1所述的一种光电探测器件的制备方法，其特征在于：铝掺杂金属锌靶材中铝掺杂量为3％。

技术总结
本发明公开一种基于氧化锌-磷化亚铜光电探测器的制备方法，本发明首先在铜箔片表面生长磷化亚铜，然后，在磷化亚铜表面沉积铝掺杂n型氧化锌薄膜；最后在氧化锌表面沉积铝电极获得器件。本发明在铜箔表面沉积磷化亚铜和氧化锌构成的光电器件，制作方法简单，器件性能重复性高，制备器件所需原材料丰富，制备简单，成本低，对于可见光探测性能较好。对于可见光探测性能较好。对于可见光探测性能较好。


技术研发人员：彭雪 郭欣 蔡庆锋 陈蔓汝 吕燕飞 席俊华 赵士超
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2022/4/5