專利名稱：：一種p-NiO/n-Mg_xZn_1-xO禁帶寬度梯度化p-n結二極管及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種p-NiO/n-MgxZni-xO禁帶寬度梯度化p-n結二極管及其制備方法，屬于新型光電子功能器件領域。
背景技術：
：Mg摻雜的ZnO(MgxZni_xO)是一種新型的寬禁帶半導體材料，通過不同含量的Mg摻雜可以實現(xiàn)禁帶寬度在3.377.8eV之間連續(xù)可調。因此，在紫外探測方面具有極大的應用前景。而功能器件的應用主要是通過構筑p-n結來實現(xiàn)。對本征ZnO和MgxZni_xO而言，由于大量的氧空位和間隙Zn原子的存在，通常表現(xiàn)為n型電導，難以實現(xiàn)ZnO和MgxZn^O的p型摻雜，這極大阻礙了MgxZni_xO的實際應用。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服已有技術的不足，提供一種能夠減小漏電流、改善探測器件靈敏度的p-NiO/n-MgxZni—xO禁帶寬度梯度化p-n結二極管。本發(fā)明的另一目的是提供上述二極管的制備方法。本發(fā)明通過下述方案實現(xiàn)上述目的一種p-NiO/n-MgxZni-xO禁帶寬度梯度化p-n結二極管，由p-NiO薄膜和禁帶寬度梯度化MgxZni-xO薄膜構成。本發(fā)明提供的上述p-NiO/n-MgxZni-xO禁帶寬度梯度化p-n結二極管的制備方法包i套如下步驟(1)制備NiO前驅液；(2)制備ZnO及MgxZn^O前驅液；(3)制備MgxZni-xO梯度薄膜；(4)在上述MgxZni-xO梯度薄膜上制備NiO薄膜；(5)上述NiO/MgxZni—xO薄膜干燥后在500~600。C下退火，然后冷卻到室溫，制得禁帶寬度梯度化p-NiO/n-MgxZnkOp-n結二極管。上述步驟(1)具體是將二乙醇胺同溶劑充分混合，加入醋酸鎳，加熱至一定溫度，冷卻到室溫得到NiO溶液，調節(jié)濃度后得到制備薄膜用的NiO前驅液。上述步驟(2)具體是將二乙醇胺同溶劑充分混合，再加入醋酸鋅和醋酸鎂混勻，加熱至一定溫度，冷卻到室溫得到ZnO和MgxZni_xO溶液，調節(jié)濃度，得到制備薄膜用前驅液；所述的溶劑是乙二醇和曱醚的混合物。上述步驟(3)中所述MgxZni_xO梯度薄膜是由MgxZni_xO構成的具有若干層的薄膜，其中x二00.1(當x-O時，為ZnO薄膜)；其制備方法是將不同Mg含量的MgxZn^O前驅液在ITO、Pt或其他?！芬妼щ娨r底上采用旋涂法，調整甩膜參數(shù)和甩膜時間，甩膜后的濕膜在熱板上預處理，經(jīng)過多次甩膜-預處理-甩膜過程，得到MgxZn^O梯度化薄膜。上述步驟(4)中在MgxZni—xO梯度薄膜上制備NiO薄膜，是在MgxZni—xO梯度薄膜上用上述制備MgxZni—xO薄膜方法制備NiO薄膜。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果(1)本發(fā)明提供的p-n結二極管中n-MgxZni-xO薄膜的Mg組分沿垂直襯底方向呈梯度變化，導致ZnO的晶格常數(shù)梯度變化，充分保證了不同薄膜層之間的晶格匹配，有利于提高以ZnO為基礎的光電器件的性能；(2)本發(fā)明所述的技術方案中由于Mg摻入ZnO,使ZnO禁帶寬度展寬，薄膜禁帶寬度在維持MgxZni—xO六方相結構的x范圍內，同Mg組分具有一定線性關系，因此Mg組分的梯度變化也使得n-MgxZni-xO薄膜的禁帶寬度呈梯度變化；(3)禁帶寬度梯度化的n-MgxZni-xO薄膜同p-NiO薄膜構成p-n結二極管，實現(xiàn)了禁帶寬度梯度化的p-NiO/n-MgxZni—xO結；(4)上述禁帶寬度梯度化的p-NiO/n-MgxZni—xO結，由于n-MgxZni—xO層中準電場的作用，大大減少漏電流，有利于器件在探測方面的應用；(5)本發(fā)明所述的薄膜制備方法不僅具有操作簡單、低成本、易控制化學組成等特點，而且制備得到的薄膜無裂紋、致密性好、晶粒分布均勻。圖1為ITO襯底上制備梯度p-NiO/n-MgxZni-xO結的結構示意圖，其中MgxZni-xO成分沿厚度方向為x=0.1/0.05/0。圖2為ITO襯底上制備p-NiO/n-MgxZnhO(x-0.1)結的電壓-電流曲線。圖3為ITO襯底上制備梯度p-NiO/n-MgxZni_xO(x=0.1/0.05/0)結的電壓-電流曲線。具體實施例方式以下通過具體的實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。實施例1(l)制備NiO前驅液將0.2877g二乙醇胺同乙二醇甲醚充分混合，加入1.5235g醋酸鎳，加熱至80。C，恒溫2h，冷卻到室溫得到NiO溶液，調節(jié)濃度至0.3mol/L,最后溶液體積為20ml，得到制備薄膜用的NiO前驅液；(2)制備ZnO及MgxZm-xO前驅液將二乙醇胺0.8417g同50ml乙二醇曱醚充分混合，再加入所需二水醋酸鋅和四水醋酸鎂(見表一)混勻，加熱至12(TC保持10min,冷卻至80°C，恒溫2h,冷卻到室溫得到ZnO和MgxZn^O溶液，調節(jié)濃度至0.5mol/L,最后溶液體積為20ml，得到前驅液；Mg含量與所用醋酸鋅、醋酸鎂量的對應關系見表l:表lMg含量與所用醋酸鋅、醋酸4美量對應關系表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(3)制備MgxZn^O梯度薄膜將ZnO及MgxZni_xO前驅液在潔凈的ITO上用旋涂法制備薄膜，制備間距x=0.05上梯度薄膜，薄膜為六層。第一、第二層為ZnO,第三、第四層為MgxZni-xO(x=0.05)，第五、第六層為MgxZni-xO(x=0.1)。甩膜參數(shù)均為2500轉/分鐘，時間為20秒，每次甩膜完成后進行預處理，其中預處理溫度為350°C,時間為5分鐘；MgxZn^O薄膜熱處理分兩次進行第一、二、三層薄膜進行一次熱處理，熱處理溫度為600。C，升溫速率為5。C/分鐘，恒溫1小時。第四、五、六層薄膜在同樣的條件下進行一次熱處理。這樣能夠獲得結晶完善，致密的禁帶寬度梯度化MgxZn^O光電薄膜。薄膜厚度約300納米；(4)在上述MgxZiikO梯度薄膜上制備NiO薄膜在上述MgxZni-xO梯度薄膜上繼續(xù)以與步驟(3)類似的方法制備4層厚約100納米nm的NiO薄膜；(5)上述NiO/MgxZni_xO薄膜干燥后在500~600。C下退火，然后冷卻到室溫，制得禁帶寬度梯度化p-NiO/n-MgxZn^Op-n結二極管，其結構示意圖見圖1。該p-n結由于n-MgxZih-xO層中禁帶寬度梯度化，不同層之間存在準電場，能夠減小漏電流，提高器件得靈敏度，見圖2和圖3。權利要求1.一種p-NiO/n-MgxZn1-xO禁帶寬度梯度化p-n結二極管，其特征在于由p-NiO薄膜和禁帶寬度梯度化MgxZn1-xO薄膜構成，其中x＝0～0.1。2.權利要求1所述p-NiO/n-MgxZih-xO禁帶寬度梯度化p-n結二極管的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)制備NiO前驅液；(2)制備ZnO及MgxZni-xO前驅液；(3)制備MgxZni-xO梯度薄膜；(4)在上述MgxZni-xO梯度薄膜上制備NiO薄膜；(5)上述NiO/MgxZni_xO薄膜干燥后在500~60(TC下退火，然后冷卻到室溫，制得禁帶寬度梯度化p-NiO/n-MgxZni_xOp-n結二極管。3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述MgxZrii-xO梯度薄膜是由MgxZni-xO構成的具有若干層的禁帶寬度梯度化薄膜。4.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于禁帶寬度梯度化薄膜是將不同Mg含量的MgxZni-xO前驅液在襯底上采用旋涂法制備的薄膜。5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于所述的襯底是ITO、Pt或其他常規(guī)導電襯底。全文摘要本發(fā)明公開了一種p-NiO/n-Mg_xZn_1-xO禁帶寬度梯度化p-n結二極管，由p-NiO薄膜和禁帶寬度梯度化Mg_xZn_1-xO薄膜構成，其中x＝0～0.1。本發(fā)明還公開了所述p-n結二極管的制備方法，包括如下步驟制備NiO前驅液；制備ZnO及Mg_xZn_1-xO前驅液；制備Mg_xZn_1-xO梯度薄膜；在上述Mg_xZn_1-xO梯度薄膜上制備NiO薄膜；上述薄膜干燥后在500～600℃下退火，然后冷卻到室溫，制得禁帶寬度梯度化p-NiO/n-Mg_xZn_1-xOp-n結二極管。本發(fā)明提供的p-n結二極管的結構有利于提高以ZnO為基礎的光電器件的性能，制備方法簡單、成本低、易控制化學組成，應用前景廣闊。文檔編號H01L29/861GK101419988SQ200810199119公開日2009年4月29日申請日期2008年10月14日優(yōu)先權日2008年10月14日發(fā)明者包定華,陳心滿申請人:中山大學