RU2690369C1 - Способ изготовления фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения - Google Patents

Способ изготовления фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения Download PDF

Info

Publication number
RU2690369C1
RU2690369C1 RU2018137587A RU2018137587A RU2690369C1 RU 2690369 C1 RU2690369 C1 RU 2690369C1 RU 2018137587 A RU2018137587 A RU 2018137587A RU 2018137587 A RU2018137587 A RU 2018137587A RU 2690369 C1 RU2690369 C1 RU 2690369C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
ultraviolet radiation
zinc oxide
film
sensitive element
Prior art date
Application number
RU2018137587A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Евгеньевич Шашин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет"
Priority to RU2018137587A priority Critical patent/RU2690369C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2690369C1 publication Critical patent/RU2690369C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

Использование: для регистрации ультрафиолетового излучения. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения заключается в напылении тонкой пленки оксида цинка между двумя электродами, согласно изобретению на подложки из стекла марки КУ-1 толщиной 1,5 мм наносят тонкую пленку алюминия с подслоем хрома общей толщиной 550 нм, затем методом контактной фотолитографии на поверхности пленки формируют встречно-штыревые электроды с расстоянием между электродами 5 мкм, на электроды с помощью магнетронной распылительной системы с дополнительной магнитной системой с обратной полярностью магнитов напыляют пленку оксида цинка толщиной 600 нм, после этого элемент отжигают в атмосфере при температуре 250°C в течение 120 минут. Технический результат: обеспечение возможности повышения интегральной чувствительности фотодиэлектрического чувствительного элемента в диапазоне длин волн λ=200-400 нм. 2 ил.

Description

Изобретение относится к технологиям изготовления информационно - измерительных приборов, и предназначено для создания фотодиэлектрического чувствительного элемента ультрафиолетового излучения. Изобретение может быть использовано для создания информационно-измерительных фотоприборов ультрафиолетового диапазона длин волн (λ=200-400 нм).
Среди способов детектирования и измерения ультрафиолетового излучения основное место занимают фоторезистивный и фотоэлектрический эффекты. Относительные недостатки таких способов связаны с высокой зависимостью выходных параметров от температуры, сложностью получения высокой чистоты i-области в pin-фотодиодах и высокой токсичностью производства материалов для фотоэлементов (кремния, полупроводников, содержащих кадмий, мышьяк, селен, теллур и т.д.).
В последние годы наметились пути преодоления этих недостатков, связанные с использованием новых ионно-плазменных технологий, в том числе магнетронного распыления, использования тонких пленок широкозонных полупроводников и принципиально новых способов получения фотоприемников.
Известен способ по патенту США №3844843, кл. Н01L15/02, 1975 изготовления тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей «сэндвичевой» структуры, которые включают нанесение фоточувствительного слоя из органического вещества на подложку и размещение его между двумя электродами. Однако, авторам не удалось добиться высокой надежности монтажа контактов к структуре.
Известен способ по патенту РФ №1806424, кл. Н01L31/04 1993, изготовления твердотельного фотогальванического элемента для преобразования световой энергии в электрическую, включающий нанесение фоточувствительного слоя органического полупроводника на полупроводниковую подложку и размещение ее между электродами. Способ заключается в том, что на подложку из полупроводника n-типа (CdTe) наносят слой органического полупроводника поли-N-эпоксипропилкарбазола, а на него - металлический электрод. Однако известный способ дает невысокую чувствительность полученного элемента.
Известен способ изготовления фотодетектора с ограниченным диапазоном спектральной чувствительности на основе массива наностержней оксида цинка по патенту РФ № 2641504, H01L31/08, 2018, который является наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту. Сущность его основана на том, что на формируемый массив наностержней оксида цинка наносятся высокопроводящие эпоксидные контактные слои. Недостатками данного способа является то, что этот прибор проявляет чувствительность только к диапазону А (315-400 нм) ультрафиолетового излучения, а также образование нестехиометрического цинка в тонкой пленке, который является донорной примесью для оксида цинка, что отражается на чувствительности и адекватности показаний прибора.
Задачей изобретения является изготовление фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения, который позволяет повысить интегральную чувствительность при детектировании всего спектра ультрафиолетового диапазона (л=200-400 нм), упрощение технологии изготовления чувствительных элементов, исключение необходимости использования золота, индия, платины, палладия, графена в элементах конструкции фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения.
Технический результат – повышение интегральной чувствительности фотодиэлектрического чувствительного элемента в диапазоне длин волн λ=200-400 нм, за счет обеспечения достаточного потока ионов кислорода на подложку во время формирования пленки методом магнетронного распыления.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения, заключающийся в напылении тонкой пленки оксида цинка между двумя электродами, согласно изобретения, на подложки из стекла марки КУ-1 толщиной 1,5 мм, наносят тонкую пленку алюминия с подслоем хрома, общей толщиной 550 нм, затем методом контактной фотолитографии на поверхности пленки формируют встречно-штыревые электроды с расстоянием между электродами 5 мкм, на электроды, с помощью магнетронной распылительной системы с дополнительной магнитной системой с обратной полярностью магнитов, напыляют пленку оксида цинка толщиной 600 нм, после этого элемент отжигают в атмосфере при температуре 250℃, в течение 120 минут.
Сущность изобретения поясняется чертежами магнетронной распылительной системы.
На фиг. 1. показана магнетронная распылительная система, на фиг. 2 приведена схема регистрации изменения емкости чувствительного элемента под действием света.
1 - магнетрон, 2-магнитная система магнетрона, 3-корпус вакуумной камеры, 4-изоляторы, магнетрон 1, с помощью изоляторов 4, крепится к корпусу вакуумной камеры 3, 5-подложкодержатель, 6-подложка, 7-дополнительная магнитная система с обратной полярностью магнитов обеспечивает достаточный поток ионов кислорода на подложку 6, что препятствует образованию нестехиометричного Zn, который является донорной примесью, для оксида цинка.
На подложке 6 из стекла марки КУ1 8, расположена тонкая пленка оксида цинка 9, заполняющая зазор между встречно-штыревыми электродами 10, которые можно рассмотреть, как обкладки плоского конденсатора, к электродам 10 подключены проводящие выводы 11, которые соединены с измерителем иммитанса Е7-20 12, (напряжение измерительного сигнала 1В и частота 500кГц). При воздействии ультрафиолетового излучения на пленку оксида цинка 9, изменяется ее диэлектрическая проницаемость, вследствие чего изменяется и емкость чувствительного элемента, которая регистрируется измерителем 12 иммитанса Е7-20.
Осуществление изобретения достигается следующим образом:
1) Подложки 6 из стекла марки КУ-1 без собственного поглощения в интервале длин волн 200-400 нм толщиной 1,5 мм, промывают в парах ацетона в течение 15 минут.
2) На промытые подложки методом магнетронного распыления наносят тонкую пленку алюминия с подслоем хрома, суммарная толщина металлических пленок составляла 500-550 нм. Мишени распыляют при рабочем давлении аргона 1 Па, мощности магнетрона 0,8 кВт и нагреве подложки 150 ± 3 °C.
3) Методом контактной фотолитографии с использованием селективных травителей, на поверхности пленки формируют встречно-штыревые электроды 10. Расстояние между штырями встречно-штыревых электродов равно 5 мкм, количество штырей 29.
4) На встречно-штыревую структуру методом реактивного магнетронного распыления напыляют поликристаллическую пленку оксида цинка 9 толщиной 600 нм, при следующих технологических параметрах: рабочее давление 1 Па, мощность магнетрона 0,35 кВт, нагрев подложки 120±3℃, состав газовой смеси аргон 40% / кислород 60%. Особенностью магнетронной распылительной системы является наличие дополнительной магнитной системы 7 с обратной полярностью магнитов, расположенной за подложкой напротив магнетрона с мишенью.
5) С целью увеличения удельного сопротивления, пленки оксида цинка отжигают в атмосфере при температуре 250℃, в течение 120 минут.

Claims (1)

  1. Способ изготовления фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения, заключающийся в напылении тонкой пленки оксида цинка между двумя электродами, отличающийся тем, что на подложки из стекла марки КУ-1 толщиной 1,5 мм наносят тонкую пленку алюминия с подслоем хрома общей толщиной 550 нм, затем методом контактной фотолитографии на поверхности пленки формируют встречно-штыревые электроды с расстоянием между электродами 5 мкм, на электроды с помощью магнетронной распылительной системы с дополнительной магнитной системой с обратной полярностью магнитов напыляют пленку оксида цинка толщиной 600 нм, после этого элемент отжигают в атмосфере при температуре 250°C в течение 120 минут.
RU2018137587A 2018-10-25 2018-10-25 Способ изготовления фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения RU2690369C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018137587A RU2690369C1 (ru) 2018-10-25 2018-10-25 Способ изготовления фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018137587A RU2690369C1 (ru) 2018-10-25 2018-10-25 Способ изготовления фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690369C1 true RU2690369C1 (ru) 2019-06-03

Family

ID=67037726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018137587A RU2690369C1 (ru) 2018-10-25 2018-10-25 Способ изготовления фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690369C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5093576A (en) * 1991-03-15 1992-03-03 Cree Research High sensitivity ultraviolet radiation detector
RU2178601C1 (ru) * 2001-04-12 2002-01-20 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Полупроводниковый датчик ультрафиолетового излучения
US7470940B2 (en) * 2005-04-15 2008-12-30 The Hong Kong Polytechnic University Ultraviolet detector
RU2392693C1 (ru) * 2009-04-14 2010-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" CПбГЭТУ Полупроводниковый датчик ультрафиолетового излучения на основе нитрида алюминия и способ его изготовления
RU140587U1 (ru) * 2013-12-30 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Фотодиод для ультрафиолетового сенсора
RU2641504C1 (ru) * 2016-10-24 2018-01-17 Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ") Способ изготовления фотодетектора с ограниченным диапазоном спектральной чувствительности на основе массива наностержней оксида цинка

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5093576A (en) * 1991-03-15 1992-03-03 Cree Research High sensitivity ultraviolet radiation detector
RU2178601C1 (ru) * 2001-04-12 2002-01-20 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет Полупроводниковый датчик ультрафиолетового излучения
US7470940B2 (en) * 2005-04-15 2008-12-30 The Hong Kong Polytechnic University Ultraviolet detector
RU2392693C1 (ru) * 2009-04-14 2010-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" CПбГЭТУ Полупроводниковый датчик ультрафиолетового излучения на основе нитрида алюминия и способ его изготовления
RU140587U1 (ru) * 2013-12-30 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Фотодиод для ультрафиолетового сенсора
RU2641504C1 (ru) * 2016-10-24 2018-01-17 Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ") Способ изготовления фотодетектора с ограниченным диапазоном спектральной чувствительности на основе массива наностержней оксида цинка

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107507876B (zh) 一种β-Ga2O3基日盲紫外光电探测器阵列及其制备方法
Kim et al. Al-doped ZnO/Ag/Al-doped ZnO multilayer films with a high figure of merit
Zeng et al. High-detectivity organic photodetectors based on a thick-film photoactive layer using a conjugated polymer containing a naphtho [1, 2-c: 5, 6-c] bis [1, 2, 5] thiadiazole unit
RU2641504C1 (ru) Способ изготовления фотодетектора с ограниченным диапазоном спектральной чувствительности на основе массива наностержней оксида цинка
CN105280749A (zh) 基于石墨烯薄膜的光电探测器及其制备方法
RU2690369C1 (ru) Способ изготовления фотодиэлектрического чувствительного элемента для регистрации ультрафиолетового излучения
Saleem et al. Cu (II) 5, 10, 15, 20-tetrakis (4′-isopropylphenyl) porphyrin based surface-type resistive–capacitive multifunctional sensor
CN105355701A (zh) 一种新型的光电导探测器
Patel et al. Preparation and characterization of SnO2 thin film coating using rf-plasma enhanced reactive thermal evaporation
RU2426144C1 (ru) Многоспектральный фотоприемник
Samarasekara et al. High photo-voltage zinc oxide thin films deposited by dc sputtering
CN106206829A (zh) 一种基于锰掺杂氮化铜薄膜的可见光探测器
CN104143586A (zh) 基于合金半导体纳米结构集成基片的光电探测器的制作
CN103180963B (zh) 光检测元件和该光检测元件的制造方法
RU184584U1 (ru) Фотодиэлектрический чувствительный элемент для регистрации оптического излучения
TWI727275B (zh) 光電探測裝置及光電轉換方法
RU2338284C1 (ru) Сегнетоэлектрический элемент для запоминающего устройства с оптическим считыванием информации
CN113113499A (zh) 一种pn结型氧化镓基自供电紫外探测器及其制备方法
CN105006521B (zh) 一种基于PFH/n‑SiC有机‑无机异质结构的紫外光电探测器件
Wei et al. Highly sensitive UV sensors based on SMR oscillators
CN116314377A (zh) 一种凹槽结构金刚石紫外探测器及其制备方法
RU2758150C1 (ru) Способ изготовления поляризационно-чувствительной нанокомпозитной плёнки на основе селенида меди
US11949029B2 (en) Transparent multi-layer assembly and production method
Markakis et al. Comparison of transparent conducting electrodes on mercuric iodide photocells
Tsizh et al. Aging and degradation of transparent copper iodide thin film electrodes for functional electronic devices

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201026