具有钝化处理的宽禁带氧化物半导体薄膜层的紫外探测器及制备方法

摘要

具有钝化处理的宽禁带氧化物半导体薄膜层的紫外探测器及制备方法，属于半导体光电器件技术领域。探测器依次由衬底、经(NH₄)₂S溶液钝化处理的光敏感宽禁带氧化物半导体薄膜层、金属叉指电极组成。其特征在于：首先采用溶胶凝胶法制备TiO₂等薄膜层，然后将制备好的薄膜进行硫化铵溶液钝化处理，最后采用光刻、磁控溅射、刻蚀等工艺制备金属叉指电极，从而得到紫外探测器。经过硫化铵溶液钝化处理的TiO₂等薄膜表面态密度减小，溅射金属叉指电极后TiO₂与金属接触的肖特基势垒降低，改善了光电流和响应时间；另一方面表面电荷的减少抑制了表面漏电流，改善了暗电流，最终提高了器件的整体性能。

主权项

一种具有钝化处理的宽禁带氧化物半导体薄膜层的紫外探测器，其特征在于：依次由衬底、经(NH₄)₂S溶液钝化处理的光敏感宽禁带氧化物半导体薄膜层和金属叉指电极组成；且该紫外探测器由如下步骤制备得到，(1)TiO₂薄膜的制备将TiO₂溶胶以2500～3000rpm的转速旋涂在清洗后的衬底上，共旋涂3～5层；每层的匀胶时间为15～20s，每层TiO₂溶胶在120～150℃条件下烘5～7分钟，空气中冷却3～5分钟；然后将旋涂好TiO₂溶胶的衬底片放在马弗炉中，550～650℃条件下烧结2～3小时，即形成锐钛矿型TiO₂薄膜；(2)TiO₂薄膜的酸洗用玻璃棒将质量分数为96～98％的浓硫酸缓慢引流加入到质量分数为30～40％的双氧水中，并不断搅拌配置成体积比为2～5：1的浓硫酸和双氧水的酸洗液，然后将TiO₂薄膜浸入此酸洗液中2～4分钟；(3)硫化铵溶液的制备将质量分数为37～40％的稀盐酸逐滴加入到不断搅拌的质量分数为10～25％的硫化铵溶液中，至溶液的pH值为6.8～7.2；(4)TiO₂薄膜的表面钝化处理将酸洗后的TiO₂薄膜浸泡在制备好的硫化铵溶液中，超声处理10～80分钟，超声功率为80～100W；最后将处理过的TiO₂薄膜去离子水冲洗、氮气流下吹干；(5)TiO₂薄膜的真空低温退火将钝化处理过的TiO₂薄膜放入真空干燥箱中，20℃～30℃条件下抽真空到10～20Pa以下，在100℃～120℃的条件下退火60～80分钟；(6)TiO₂薄膜的清洁干燥将退火后的TiO₂薄膜放在紫外清洗机中，在紫外光下照射20～30分钟去除表面有机污染物，再经去离子水冲洗后放入真空干燥箱中100℃～120℃脱水烘焙5～7分钟得到清洁干燥的硫化铵钝化处理过的TiO₂薄膜；(7)金属叉指电极的制备在清洁干燥后的硫化铵钝化处理过的TiO₂薄膜表面旋涂一层1～3μm厚的BP212正型光刻胶，放置在热板上70℃～80℃条件下前烘15～20分钟；然后在光刻机上，将与插指电极图形结构互补的掩膜板与旋涂了光刻胶的衬底调整好位置后紧密接触，曝光40～50秒；曝光后显影30～50秒，用去离子水冲洗后吹干，110℃～120℃条件下在热板上坚膜25～30分钟即在钝化处理过的TiO₂薄膜上得到与插指电极结构互补的光刻胶图形；然后采用射频磁控溅射技术在其上面溅射一层金属；最后用丙酮将光刻胶及其上面的金属超声刻蚀掉，超声功率为50～70W，得到叉指电极；从而制备得到具有钝化处理的宽禁带氧化物半导体薄膜层的紫外探测器。