功能薄膜在有機(jī)光電探測器中的應(yīng)用研究.pdf

1、半導(dǎo)體光電探測器是將光的能量(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)、條碼識讀、家電遙控等民用和國防建設(shè)中，都大量使用不同類型的光電探測器。 PTCDA/p-Si有機(jī)無機(jī)光電探測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壘特

2、性的異質(zhì)結(jié)光電探測器。這種探測器具有性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、靈敏度高、耐候性好等特點(diǎn)，其對可見光至近紅外區(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光電探測器的研制，并在對構(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)介紹了光電探測器的工作原理、特性參數(shù)以及分類；其次報(bào)道了制備PTCDA和對其進(jìn)行提純的方法，并給出了PTCDA的材料特性。接下來，本文討論了PTCDA/p-Si

4、勢壘的各項(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光電探測器的研制過程和原理，并使用AFM、XPS、XRD、紫外-可見光-近紅外光譜儀和四探針測試儀等測試儀器對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于薄膜表面形貌的影響，同時(shí)根據(jù)Raman光譜和XRD的測

5、試結(jié)果得到了溫度對于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)性能對制備條件非常敏感，我們詳細(xì)討論了濺射工藝條件對于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，通過使用XPS和XRD對不同這兩種電極結(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