一种可定制的高增益ZnO纳米线阵列紫外探测器及其制备方法

摘要

一种可定制的高增益ZnO纳米线阵列紫外探测器及其制备方法，涉及微电子工艺技术、纳米技术与紫外探测领域。本发明中，基于协同学理论，在涨落不稳定时，纳米线之间会彼此争夺反应溶质，在这种竞争机制下，种子层越薄，所需的溶质资源越少，生长时间由生长速率决定。基于此生长原理，本发明中，通过调整种子层厚度和溶液浓度、生长时间得到质量较高的纳米线，从而得到不同增益的紫外探测器件。本发明简单有效，定制不同增益的器件可适用于多种环境下的紫外光检测。

主权项

一种制备可定制的高增益ZnO纳米线阵列紫外探测器的方法，其特征在于，包括以下步骤：1.1.首先制备绝缘衬底，采用PECVD方法在硅衬底上生长二氧化硅绝缘层；1.2.用光刻的方法对步骤1.1.中所述的衬底进行图案化处理，具体的使用光刻胶AZ5214做反转图形，使得光刻胶AZ5214的图形的侧面具有梯形结构，光刻胶AZ5214与二氧化硅绝缘层接触的底面面积大于上部非接触的截面面积，光刻胶AZ5214图形的侧面具有坡度；1.3.在步骤1.2.中得到二氧化硅绝缘层上通过磁控溅射的方法依次生长氧化锌种子层和Ti层、Au层金属电极；1.4.剥离步骤1.3.的光刻胶，最终形成氧化锌种子层和金属电极的坡度或台阶衬底；1.5.将等摩尔比例的六水合硝酸锌(Zn(NO³)²·6H₂O)和六次甲基四胺(HMTA)溶于去离子水中，搅拌均匀，配制成0.1mmol/L‑2.5mmol/L的硝酸锌溶液作为前体溶液；1.6.步骤1.5所得前体溶液放入水热反应釜中，再将步骤1.4.中衬底Ti层、Au层电极面朝下浮于前体溶液表面，在80℃下反应生长ZnO纳米线，生长时间随种子层厚度和前体溶液浓度不同，纳米线生长速度不同，根据生长速度调节生长时间；1.7.通过扫面电子显微镜观察纳米线的形貌和通过电学测试I‑V特性，若器件特性超过设定值，直接进行步骤1.8.；若器件特性不佳，则返回步骤1.5.调整前体溶液的浓度，重新进行制备；经过上述步骤后器件增益若能达到设定值以上，说明当前浓度与种子层厚度匹配；若特性变差即增益在设定值以下，则返回步骤1.3.调节种子层厚度，直到找到较为匹配值；1.8.将生长有ZnO纳米线的衬底取出，用去离子水反复冲洗，氮气吹干，此时，ZnO纳米线就以桥接的方式连接两个电极，就制备完成了ZnO纳米线阵列紫外探测器件的主要部分。