CN100524830C - 一种肖特基二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型的肖特基二极管，属于半导体器件制造技术领域。本发明提供的肖特基二极管包括：衬底、银电极层和单根超长ZnO纳米杆单晶材料。其中，银电极层设置在衬底上，超长ZnO杆状单晶材料粘结在银电极层上，电极层相互之间隔离存有间隙。本发明的制备方法是可以在宏观条件下手工完成，简单易行，重复性好，原料容易得到，制备成本低廉。采用的单根超长ZnO纳米杆单晶材料是一种具有独特形貌特征的ZnO宏观化结构材料，它的直径在纳米量级，而长度在毫米量级。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的肖特基二极管，属于半导体器件制造技术领域。
技术背景
肖特基二极管是利用金属与半导体之间的接触势垒进行工作的一种多数载流子器件，它具有开关速度快，反向恢复时间短的特点。随着纳米技术的发展，部分纳米单晶材料也开始应用于制备肖特基二极管。目前国际上已有单根纳米线、纳米带应用于肖特基二极管的相关报道(ZnO Nanobelt/Nanowire SchottkyDiodes Formed by Dielectrophoresis Alignment across Au Electrodes，《NanoLetters》，2006，Vol.6，No.2，263-266；Rectifying Behavior of Electrically AlignedZnO Nanorods，《Nano Letters》，2003，Vol.3，No.8，1097-1101)。但上述这些肖特基二极管在制造中将纳米线连接在金属电极两端的主要方法是采用原子力显微镜(AFM)或是介电泳的方式，这些制备方法操作复杂，不适合大量生产。而且由于受到金属电极不平整的限制使得应用的ZnO纳米结构单晶材料的直径往往小于200nm，长度在几个微米之间。针对这一情况，本发明采用导电银浆粘结ZnO材料，克服了因金属电极表面不平而与半导体材料接触电阻过大的缺陷。同时制备的肖特基二极管，首次应用超长ZnO单晶杆，因此操作方面，工艺流程简单。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单，成本低廉的新型肖特基二极管。
本发明提供的肖特基二极管包括：衬底、银电极层和单根超长ZnO纳米杆单晶材料。其中，银电极层设置在衬底上，超长ZnO杆状单晶材料粘结在银电极层上，电极层相互之间隔离存有间隙。
本发明提供的肖特基二极管的衬底，其表面具有高绝缘性，可以是玻璃、也可以是石英片或者硅片；当使用硅片做衬底时，硅片表面要氧化一层SiO2作为绝缘层。
本发明提供的肖特基二极管的银电极层，是通过丝网印刷工艺将银浆在绝缘衬底上印出电极图案，电极的厚度为0.1～0.5mm，电极间距为0.4mm。
所述的单根超长ZnO纳米杆单晶材料为通过热蒸发法大规模生产的ZnO单晶材料，为直径为500～1000nm的六方杆状结构，长度为0.5～2mm。其制备方法为：
第一步，将质量比为3:1:3～10:1:10的ZnO粉末、CuO粉末和石墨粉末，加入乙醇，超声混合后烘干至粉末状；
第二步，将水平管式生长炉加热到870℃～950℃；然后以1.0～2.0L/min的流量充入N2；
第三步，将第一步配好的原料放到石英舟上，然后把石英舟放到水平管式炉的中部；在石英舟的下端的1cm～5cm处放置衬底收集生成物；
第四步，衬底随水平管式生长炉自然降温至室温，打开水平管式生长炉，取出衬底，得到生长在石英舟和衬底上杆状结构的ZnO单晶材料。
本发明的优点：
1、本发明的制备方法是可以在宏观条件下手工完成，无需借助微纳米观测和操作仪器，所应用银浆为商业用导电银浆，n型半导体为是可以大规模生长的的ZnO单晶材料，简单易行，重复性好，原料容易得到，制备成本低廉。
2、本发明中所采用的单根超长ZnO纳米杆单晶材料是一种具有独特形貌特征的ZnO宏观化结构材料，它的直径在纳米量级，而长度在毫米量级。
附图说明
图1是本发明结构示意图
图2是本发明的整流特性曲线
本发明提供肖特基二极管，包括：衬底1、银电极层2和单晶材料3。单晶材料3直径为500～1000nm，长度为0.5～2mm，两端分别用导电银浆粘在银电极层2上；银电极层2是通过丝网印刷工艺将银浆印刷在绝缘衬底1上。
具体实施方式
现结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。所有的实施例完全按照上述的新型的肖特基二极管及其制备方法具体操作步骤进行操作，为使行文简洁，下列的每个实施例仅罗列关键的技术参数。
实施例1：
第一步中，清洗绝缘衬底玻璃片，并晾干；第二步中，通过丝网印刷工艺将银浆在玻璃片衬底上印出电极图案；第三步中，将一簇超长的ZnO纳米杆放入少量去离子水中超声5min；第四步中，将少量去离子水溶液滴到银浆电极上；第五步中，在低倍显微镜下观测，确保只有单根ZnO纳米杆连接银浆两极；第六步中，将该样品先放入125℃烘箱内15分钟，再加热到380℃保持20分钟，使导电银浆凝结，单根ZnO纳米杆两端分别牢牢连接两银电极；第六步中，取出样品将两银电极连入直流低压电路进行测试。
实施例2：
第一步中，清洗绝缘衬底石英片，并晾干；第二步中，通过丝网印刷工艺将银浆在玻璃片衬底上印出电极图案；第三步中，将一簇超长的ZnO纳米杆放入少量去离子水中超声5min；第四步中，将少量去离子水溶液滴到银浆电极上；第五步中，在低倍显微镜下观测，确保只有单根ZnO纳米杆连接银浆两极；第六步中，将该样品先放入125℃烘箱内15分钟，再加热到380℃保持20分钟，使导电银浆凝结，单根ZnO纳米杆两端分别牢牢连接两银电极；第六步中，取出样品将两银电极连入直流低压电路进行测试。
实施例3：
第一步中，将单晶硅片清洗干净后放入热氧化炉，通入纯度为99.99％的氧气于1100℃下在其表面生成一层SiO2绝缘层；第二步中，通过丝网印刷工艺将银浆在玻璃片衬底上印出电极图案；第三步中，将一簇超长的ZnO纳米杆放入少量去离子水中超声5min；第四步中，将少量去离子水溶液滴到银浆电极上；第五步中，在低倍显微镜下观测，确保只有单根ZnO纳米杆连接银浆两极；第六步中，将该样品先放入125℃烘箱内15分钟，再加热到380℃保持20分钟，使导电银浆凝结，单根ZnO纳米杆两端分别牢牢连接两银电极；第六步中，取出样品将两银电极连入直流低压电路进行测试。
Claims (2)
1.一种肖特基二极管，包括：衬底(1)、银电极层(2)和单晶材料(3)其特征在于其中单晶材料(3)直径为500～1000nm，长度为0.5～2mm，两端分别用导电银浆粘在银电极层(2)上；银电极层(2)是通过丝网印刷工艺将银浆印刷在绝缘衬底(1)上，厚度为0.1～0.5mm，电极间距为0.4mm。
2.如权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于衬底(1)为玻璃、石英片或者表面覆盖有一层SiO2的绝缘层硅片。
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| Piezoelectric and Semiconducting Coupled PowerGeneratingProcess of a Single ZnO Belt/Wire. A Technologyfor Harvesting Electricity from the Environment. Jinhui Song, Jun Zhou, and Zhong Lin Wang.NANO LETTERS,Vol.6 No.8. 2006 |
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| ZnO Nanobelt/Nanowire Schottky Diodes FormedbyDielectrophoresis Aligment across Au Electrodes. Chang Shi Lao, Jin Liu, Puxian Gao, Liyuan Zhang,DragomirDavidovic, Rao Tummala, and Zhong L. Wang.NANO LETTERS,Vol.6 No.2. 2006 |
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