功能薄膜在有機(jī)光電探測(cè)器中的應(yīng)用研究.pdf

1、半導(dǎo)體光電探測(cè)器是將光的能量(光子)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷哪芰?電壓或電流)的一種電子元器件。它是光電系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵器件，其應(yīng)用范圍和前景十分廣闊。在光纖通信、光纖傳感、跟蹤制導(dǎo)、自動(dòng)控制以及激光唱機(jī)、條碼識(shí)讀、家電遙控等民用和國(guó)防建設(shè)中，都大量使用不同類(lèi)型的光電探測(cè)器。 PTCDA/p-Si有機(jī)無(wú)機(jī)光電探測(cè)器是一種新型的器件，它是將具有高熱穩(wěn)定特性的有機(jī)半導(dǎo)體材料PTCDA(苝四甲酸二酐)淀積在單晶硅襯底上而制造出的具有肖特基勢(shì)壘特

2、性的異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器。這種探測(cè)器具有性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、靈敏度高、耐候性好等特點(diǎn)，其對(duì)可見(jiàn)光至近紅外區(qū)的光具有高量子光電轉(zhuǎn)換效率及寬帶響應(yīng)。 苝四甲酸二酐(3，4，9，10-perlenetetracrboxylic dianhydride-PTCDA)是一種紅色粉末狀的單斜晶系寬帶隙有機(jī)半導(dǎo)體材料。它是多相芳香族分子復(fù)合形成的非聚合物，它的價(jià)帶和第一緊束縛導(dǎo)帶之間的能量是2.2ev，在半導(dǎo)體光電器件的制造中，這種材料具有很好

3、的光電特性，在多色有機(jī)發(fā)光器件及高效光電探測(cè)器中都有廣泛應(yīng)用。 本文主要討論Al/Ni/ITO/PTCDA/p-Si/Al光電探測(cè)器的研制，并在對(duì)構(gòu)成器件的每層薄膜特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析后，提出薄膜制備的最佳工藝條件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)成品器件特性參數(shù)的優(yōu)化。 本文首先詳細(xì)介紹了光電探測(cè)器的工作原理、特性參數(shù)以及分類(lèi)；其次報(bào)道了制備PTCDA和對(duì)其進(jìn)行提純的方法，并給出了PTCDA的材料特性。接下來(lái)，本文討論了PTCDA/p-Si

4、勢(shì)壘的各項(xiàng)電學(xué)特性及其在正/反偏壓作用下的能帶結(jié)構(gòu)。隨后，介紹了Al/Ni/ITO/PTCDA/p-Si/Al光電探測(cè)器的研制過(guò)程和原理，并使用AFM、XPS、XRD、紫外-可見(jiàn)光-近紅外光譜儀和四探針測(cè)試儀等測(cè)試儀器對(duì)不同工藝條件下制備的薄膜的特性進(jìn)行了詳細(xì)的討論，并著重從以下幾個(gè)方面對(duì)器件特性進(jìn)行優(yōu)化：1.利用AFM分析了PTCDA在P-Si上的成膜特性，進(jìn)而討論了溫度和膜厚對(duì)于薄膜表面形貌的影響，同時(shí)根據(jù)Raman光譜和XRD的測(cè)

5、試結(jié)果得到了溫度對(duì)于PTCDA分子結(jié)構(gòu)的影響；2.采用射頻磁控濺射在PTCDA層上淀積的ITO薄膜，其光學(xué)和電學(xué)性能對(duì)制備條件非常敏感，我們?cè)敿?xì)討論了濺射工藝條件對(duì)于ITO薄膜特性的影響，并給出了制備性能最佳的ITO薄膜的工藝條件；3.在原先器件的Al-ITO電極層中引入Ni金屬層，通過(guò)使用XPS和XRD對(duì)不同這兩種電極結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果表明，Ni層的引入，有效的阻止了氧化鋁絕緣層的形成，使器件電極層間形成了歐姆接觸，并結(jié)合兩種電極結(jié)構(gòu)的I