《基於矽襯底的TiO2紫外探測器的研究》是依託吉林大學，由阮聖平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於矽襯底的TiO2紫外探測器的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：阮聖平
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
紫外探測器在國防、紫外天文學、環境監測、生物醫藥等方面有著廣泛套用，具有極高的軍事和民用價值。本項目主要研製一種TiO2基MSM(金屬-半導體-金屬)平面結構紫外探測器。器件以特殊溶劑處理的Si片為襯底，利用經官能團活化的表面誘導晶體成核，通過自組裝技術製備出定向生長，缺陷密度低、具有完好結晶度的TiO2基體材料。在此基礎上，在寬禁帶半導體TiO2薄膜表面製備平面線型叉指電極，使其和TiO2形成背靠背的雙肖特基勢壘結構的紫外探測器。此項技術不但可克服單片集成的大面積、陣列化半導體紫外探測器和紫外成像系統研究中存在的缺乏合適襯底和有效工藝手段的困難，有效解決紫外探測器陣列外圍電路與探測器件集成一體化所面臨的難題，而且可提高器件的靈敏度、降低回響時間、減小暗電流。預計器件回響範圍：250-325nm，5V偏壓下暗電流小於5nA，在260nm處回響度500A/W，回響時間小於5ms。
結題摘要
紫外光探測器具有抗干擾能力強、適於在惡劣環境下工作等特性，在天文、國防、燃燒工程、紫外告警及生物醫藥等方面都有廣泛套用，具有極高的軍事和民用價值。 傳統的光電倍增管及矽基紫外探測器由於存在需附加濾光片或體積大、易損壞、需在高電壓下工作等缺點，已不能滿足需要。因此研究和開發小型化、智慧型化、可靠性高、成本低的紫外光電探測器顯得非常重要，世界上許多先進國家都將新型紫外探測技術列為研究的重點課題。寬禁帶半導體材料具有物理化學性能穩定、光譜適用範圍廣、光電性能優異、回響速度快等特點，在製備回響度高、暗電流低、回響恢復速度快的新型紫外探測器方面顯示出獨特的套用前景。對其進行深層次的光電探測方面的理論分析和實際套用方面的工藝研究具有重要意義。 目前紫外探測器所採用的半導體材料多為SiC、GaN、AlGaN、ZnO和金剛石膜等。這些材料不僅本身的製備工藝難度大，對設備和實驗條件的要求苛刻，而且採用這些材料製作器件的工藝難度也很高。 針對目前寬禁帶半導體紫外探測器研究中存在的問題，本項目以矽片為襯底，通過自組裝方法製備定向生長、缺陷密度低、結晶度完好的TiO2薄膜。項目實施過程中，採用X射線衍射研究材料的成晶情況，掃描電子顯微鏡、原子粒顯微鏡、透射電鏡和表面光電子能譜研究材料的表面形貌，晶格情況。利用紫外-可見光譜分析方法，研究材料的光譜吸收特性。通過對實驗結果的分析，研究官能團、溶劑、酸鹼度、反應溫度等對晶體生長方向和晶體完整性的影響，從而找出最佳的製備TiO2薄膜的工藝條件。在器件設計方面，通過對紫外探測器的參數進行理論計算和計算機輔助分析，根據選用材料的特性和現有的工藝技術水平，設定器件的結構參數。通過研究表面態對肖特基勢壘高度的影響，對器件參數進行最佳化，減小暗電流。在器件製作工藝方面，對具有高功函式的適於製備肖特基結的Au、Cr、Ni、Pt等金屬進行篩選，研究適合不同金屬電極的工藝條件。採用磁控濺射技術、半導體平面工藝，在TiO2基底材料上製備光伏型MSM平面雙肖特基勢壘結構紫外探測器件。所研製的器件回響範圍：225-325nm，在5V偏壓下暗電流小於2nA，在260nm處回響度大於850A/W,回響時間小於5ms。 在到目前為止，發表SCI檢索文章23篇，Ei檢索文章1篇，申請發明專利6項。全面超額完成了項目計畫書中提的各項任務指標。
