專利名稱：高靈敏度的光電導(dǎo)膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電導(dǎo)膜及其制備方法，尤其是涉及一種高靈敏度和快響應(yīng)速度的cds和cdse混合光電導(dǎo)膜及其制備方法。
某些半導(dǎo)體材料吸收光子激發(fā)的載流子，從而改變材料電導(dǎo)率的現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。具有光電導(dǎo)效應(yīng)的材料制成的薄膜叫光電導(dǎo)膜，它在太陽(yáng)電池、薄膜三極管和液晶光閥等光電子器件中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
常用的可見(jiàn)光區(qū)的光電導(dǎo)膜有cds和cdse。cds光電導(dǎo)膜亮暗電導(dǎo)比大，空間分辨率高，但響應(yīng)時(shí)間慢(50～100ms)，且由于其光譜響應(yīng)曲線呈尖峰狀(波出約510nm)，白光靈敏度不高。cdse與cds同屬硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體，所以與cds有很多相似之處，但cdse的禁帶寬度比cds小，光電響應(yīng)峰值波長(zhǎng)也比cds長(zhǎng)，故白光靈敏度比cds高，響應(yīng)速度可達(dá)10ms以下，但空間分辨率上略有欠缺。
常用的雜質(zhì)是Cu或Ag等，它對(duì)改善暗電阻、亮暗電導(dǎo)比、響應(yīng)速度等都有很大的作用。從原理上講，Cl，Br，I，Al，Ga，In等均可作施主雜質(zhì)，而Cu，Ag，Cd等可作受主雜質(zhì)。選擇任何一種施主或受主雜質(zhì)都可大大增加暗電阻和亮暗電導(dǎo)比。
常用的制備方法包括a.采用高純的cds或cdse半導(dǎo)體材料，并與上述某種雜質(zhì)混合，最常用的是Cu;
b.采用熱蒸發(fā)將cds和cdse淀積在基板上;
c.基板溫度一般為200℃～250℃，真空度1×10-3Pa，蒸發(fā)速率20～30
/s;
d.在空氣中進(jìn)行烘烤處理。
本發(fā)明的目的是提供一種高光靈敏度和快響應(yīng)的光電導(dǎo)膜及其制備方法。下面結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的混合膜的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是cds和cdse的光譜透射曲線;
圖3是cds、cdse及混合膜摻雜后與純cds和cdse膜的光響應(yīng)曲線對(duì)比。
高靈敏度和快響應(yīng)的光電導(dǎo)膜采用cds和cdse漸變混合膜，同時(shí)摻入雜質(zhì)材料Cl和Cu，并滿足cds∶cdse＝3∶1，Cl∶Cu＝3∶2。本發(fā)明摻雜雜質(zhì)不是一種，而是Cl和Cu兩種。Cl是施主雜質(zhì)，Cu是受主雜質(zhì)。Cu的雜質(zhì)濃度為5×10-3gCu/g(cds+cdse)，增加施主雜質(zhì)Cl;可以增加暗電阻，受主雜質(zhì)是負(fù)電荷，它可大面積俘獲空穴，這樣就可提高亮暗電導(dǎo)比。調(diào)節(jié)施主和受主之比，可使亮暗電導(dǎo)比得到最大。本發(fā)明采用Cl/Cu＝3/2可獲最大亮暗電導(dǎo)比。
圖1示出了本發(fā)明的混合膜結(jié)構(gòu)，在鍍有透明導(dǎo)電膜(ITO)的玻璃或其它材料的基板上，先蒸發(fā)cds膜，然后逐漸降低cds的蒸發(fā)速率，增加cdse的蒸發(fā)速率，以形成cds和cdse成分隨厚度漸變的非均質(zhì)膜。
圖2示出了約1mm厚的cds和cdse的光譜透射曲線，由于cds對(duì)白光的吸收率不高，導(dǎo)致白光靈敏度降低，而cdse在可見(jiàn)光區(qū)的吸收大，可以充分吸收未被cds吸收的光，于是，提高了本發(fā)明的光電導(dǎo)膜的光電轉(zhuǎn)換效率。
圖3示出了純cds和cdse光導(dǎo)膜及其摻雜膜的光響應(yīng)曲線?？梢钥闯?，純cds和cdse膜的響應(yīng)很小，摻雜膜響應(yīng)顯示增大，響應(yīng)帶層寬，特別是cds-cdse∶Cl-Cu光電導(dǎo)膜，具有最高的響應(yīng)和最寬的響應(yīng)譜帶，響應(yīng)區(qū)間更適宜于實(shí)際應(yīng)用。
本發(fā)明的光電導(dǎo)膜的制備方法是膜層材料cds和cdse的純度為99.99%，雜質(zhì)純度為99%，將此材料按重量比3∶1的比例分別與雜質(zhì)Cl和Cu(濃度比3∶2)混合，然后用二個(gè)鉬蒸發(fā)源蒸發(fā)，并用石英晶體監(jiān)控各自的蒸發(fā)速率和厚度。基板溫度為250～300℃，真空度優(yōu)于1×10-3Pa，蒸發(fā)速率為30
S′，膜厚5～7μm，最后在空氣中以380～400℃烘烤處理4小時(shí)。空氣中烘烤的作用是氧作為受主雜質(zhì)，使暗電導(dǎo)和光電均降低，特別是暗電導(dǎo)可以降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此使亮暗電導(dǎo)比顯著增加。
通過(guò)調(diào)節(jié)二個(gè)蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率，可以任意改變cds和cdse的成分分布，甚至變成cds和cdse均勻混合膜，故本發(fā)明也適用于cds和cdse均勻混合膜。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是膜層成分分布易于改變，達(dá)到的性能指標(biāo)明顯優(yōu)于常規(guī)的光電導(dǎo)膜。典型的指標(biāo)為暗電阻率可達(dá)1010～1012Ωcm，亮暗電導(dǎo)比103～104，白光靈敏度＜50μw/cm2，響應(yīng)時(shí)間5～10ms，分辨率優(yōu)于50lp/mm。膜層牢固，滿足液晶光閥實(shí)際使用要求。
權(quán)利要求
1.一種高靈敏度的光電導(dǎo)膜，其特征在于采用cds和cdse漸變混合膜，同時(shí)摻入雙重雜質(zhì)Cl和Cu。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高靈敏度的光電導(dǎo)膜，其特征在于所說(shuō)的cds和cdse漸變混合膜的重量比為cds∶cdse＝3∶1，其雜質(zhì)克分子濃度為Cl∶Cu＝3∶2。
3.一種高靈敏度的光電導(dǎo)膜的制備方法，它包括a.選擇高純cds或cdse材料，并與某種雜質(zhì)均勻混合;b.采用熱蒸發(fā)將cds和cdse淀積在基板上;c.淀積條件真空度1×10-3Pa，基板溫度200～250℃，蒸發(fā)速率20～30 /s;d.在空氣中烘烤處理，其特征在于e.a中所說(shuō)的高純材料純度為99.99%，雜質(zhì)純度為99%;f.b中所說(shuō)的cds和cdse蒸發(fā)分別用二個(gè)鉬舟，重量比為3∶1，并同時(shí)摻入Cl和Cu兩種雜質(zhì)，其克分子濃度比為3∶2，并用石英晶體監(jiān)控其蒸發(fā)速率和膜層厚度;g.c中所說(shuō)的基板溫度為250～300℃的條件下，真空度不低于1×10-3Pa;h.d中所說(shuō)的烘烤處理溫度為380～400℃，時(shí)間4小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高靈敏度和快響應(yīng)的光電導(dǎo)膜及其制備方法，特征是采用cds和cdse漸變混合膜。cds和cdse的重量比為3∶1，摻雜雜質(zhì)Cl和Cu的克分子濃度比為3∶2。采用二源蒸發(fā)，基板溫度為250～300℃，空氣中老化溫度為380～400℃。本發(fā)明的光電導(dǎo)膜具有暗電阻大，亮暗電導(dǎo)比高，響應(yīng)速度快，白光靈敏度和分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L31/02GK1087448SQ9211414
公開(kāi)日1994年6月1日 申請(qǐng)日期1992年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月28日
發(fā)明者顧培夫 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)