CN1260829C - 一种光电导型紫外探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明的光导型紫外探测器自上而下依次由纯氧化镓滤光膜，铟镓氧化物紫外敏感膜，叉指电极和绝缘衬底迭置而成。该紫外探测器以纯氧化镓薄膜为滤光层，以铟镓氧化物为紫外敏感层，既可以滤去波长小于240nm的光，又使得探测器只对太阳盲区波长范围内的光波敏感。此外，由于叉指电极在敏感膜的下面，敏感膜受光面积大，避免了一般光导型探测器中叉指电极对受光面积的影响，因此灵敏度很高。本发明的紫外探测器具有结构简单，灵敏度高，成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电导型紫外探测器。
背景技术
由于大气层的影响，太阳辐射中波长位于240nm-280nm之间的光波被吸收，无法到达地球表面，因此，这个波段称为日盲区。工作于日盲区的紫外探测器不会像红外探测器那样收到太阳辐射的严重干扰，可以在强太阳光下面正常工作。太阳盲区紫外探测技术具有重大的军、民应用前景，可广泛应用在航空器、火箭等的尾焰探测、导弹探测及制导、紫外保密通讯技术、火灾报警等方面。与红外探测技术相比，太阳盲区紫外探测技术具有一定的优势，与红外探测结合可以用于双色制导、火灾报警等军、民用领域。因此发展用于这种探测技术的材料是十分必要的。目前用于日盲型紫外探测器的材料主要有Si，SiC和GaAlN等。但Si和SiC由于对太阳光有响应，不是真正意义上的日盲型材料，需要加装昂贵的滤波片。GaAlN则是目前日盲型紫外探测器材料的最佳选择之一，但存在制备复杂，制作成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种对太阳光不敏感的在日盲区工作的光导型紫外探测器。
本发明的光导型紫外探测器，其特征是自上而下依次由纯氧化镓滤光膜，铟镓氧化物紫外敏感膜，叉指电极和绝缘衬底迭置而成。
氧化镓的禁带宽度为5.16eV，对应的波长为240nm，位于太阳盲区的短波端，因此用作滤光膜，可以避免太阳光中波长小于240nm的光波的影响。
上述的铟镓氧化物紫外敏感膜是表达式为InxGa2-xO3的铟镓氧化物薄膜，式中0＜x≤0.52。本发明通过在氧化镓中掺入适量铟后形成铟镓氧化物来调节紫外敏感膜的响应波长。氧化铟的禁带宽度只有3.75eV，在氧化镓中掺入一定量的铟形成铟镓氧化物InxGa2-xO3，那么薄膜的禁带宽度将减小。理论上，当x＝0.52时，薄膜的禁带宽度可降低之4.4eV左右，正好位于地球表面太阳盲区波长的上限(280nm，或4.4eV)附近。因此，只要调节掺入的铟的含量(0＜x≤0.52)，就可以在240nm-280nm范围内调节薄膜的响应波长。
上述的氧化镓和铟镓氧化物薄膜由喷雾裂解法或溶胶-凝胶法制作，叉指电极可以由金或铂等贵金属制作，或者是由重掺杂的多晶硅制作。所说的绝缘衬底是石英玻璃或表面生长有氧化硅膜的硅片。
本发明的紫外探测器以纯氧化镓薄膜为滤光层，以铟镓氧化物为紫外敏感层，既可以滤去波长小于240nm的光，又使得探测器只对太阳盲区波长范围内的光波敏感。此外，由于叉指电极在敏感膜的下面，敏感膜受光面积大，避免了一般光导型探测器中叉指电极对受光面积的影响，因此灵敏度很高。本发明的紫外探测器具有结构简单，灵敏度高，成本低等优点。
附图说明
图1是本发明的电导型紫外探测器的结构示意图；
图2是纯氧化镓和铟镓氧化物(x＝0.3)的透射光谱图；
图3是本发明的电导型紫外探测器对太阳光及254nm波长紫外光的响应曲线。
具体实施方式
参照图1，本发明的紫外探测器，自上而下依次由纯氧化镓滤光膜1，铟镓氧化物紫外敏感膜2，叉指电极3和绝缘衬底4迭置而成。
紫外探测器制备实例：本实例中，氧化镓和铟镓氧化物薄膜由喷雾裂解法获得。对氧化镓及铟镓氧化物薄膜，喷镀溶液分别为氯化镓及氯化镓-氯化铟与酒精的混合液，其配制方法如下：对于纯氧化镓膜，溶液配制时只需在无水乙醇中加入氯化镓。对铟镓氧化物膜，按所需比例将适量的氯化镓和氯化铟溶解在无水乙醇中，本实例中，铟与镓的原子比为0.3/1.7(即x＝0.3，或In0.3Ga1.7O3)。为了避免其他杂质的影响，所用试剂均为分析纯级。将上述按比例配制好的溶液在60摄氏度下用磁力搅拌器搅拌1个小时，形成均匀透明的溶液。衬底采用石英玻璃，上面预先制作好叉指电极。本实例中，叉指电极为重掺杂的多晶硅，由标准的硅集成电路工艺制作，电极宽度及电极与电极之间的距离均为75微米。衬底温度保持在400-700摄氏度之间，每层的喷涂时间均为5分钟。喷涂时，载气为空气，气压0.4Mpa。先用配制好的铟镓混合溶液喷涂铟镓氧化物膜层，然后用配制好的纯镓溶液喷涂纯氧化镓膜层。对纯氧化镓及铟含量为x＝0.3的铟镓氧化物膜，测试得到的透射光谱图如图2所示。由图可见掺铟后的铟镓氧化物薄膜的吸收谱明显向长波长方向移动，即禁带宽度相对纯氧化镓膜变小。
图3是上述实例紫外探测器的调制光电导响应特性曲线，图中实心圆点表示太阳光下，空心圆点表示254nm紫外光，测试时对光强度进行了调制，频率为1Hz。从图可以看出该探测器对太阳光只有很弱的光电导响应，而对254nm波长的光有很大的光电导响应，表明这种紫外探测器具有明显得日盲特点。
Claims (3)
1.一种光电导型紫外探测器，其特征是该探测器自上而下依次由纯氧化镓滤光膜(1)，铟镓氧化物紫外敏感膜(2)，叉指电极(3)和绝缘衬底(4)迭置而成，所说的铟镓氧化物紫外敏感膜(2)是表达式为InxGa2-xO3的铟镓氧化物薄膜，式中0＜x≤0.52。
2.根据权利要求1所述的紫外探测器，其特征在于所说的叉指电极(3)是金或铂贵金属或是重掺杂的多晶硅。
3.根据权利要求1所述的紫外探测器，其特征在于所说的绝缘衬底(4)是石英玻璃或表面生长有氧化硅膜的硅片。
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