專利名稱：一種具有大擊穿電壓的半導體整流器件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體整流器件的制備，特別是一種具有明顯整流效應(yīng)、大擊穿電壓的半導體整流器件制備方法。
背景技術(shù)：
具有整流效應(yīng)的半導體整流器件是許多重要半導體器件的核心，利用其可制備二極管、太陽電池、場效應(yīng)晶體管、太陽電池、激光器等眾多器件。正向開啟電壓、反向擊穿電壓和反向電流是半導體整流器件的重要參數(shù)，對于設(shè)計不同功率、不同用途的半導體器件尤為重要。其中，外加反向電壓超過某一數(shù)值時，反向電流會突然增大，這種現(xiàn)象稱為電擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為半導體整流器反向擊穿電壓。電擊穿時半導體整流器失去單向?qū)щ娦浴Ｈ绻雽w整流器沒有因電擊穿而引起過熱，則單向?qū)щ娦圆灰欢〞挥谰闷茐?，在撤除外加電壓后，其性能仍可恢復，否則半導體整流器就損壞了，因而使用時應(yīng)避免半導體整流器外加的反向電壓過高。如果半導體整流器不能承受高的反向電壓，不僅會影響其在半導體器件中的應(yīng)用，而且會影響其壽命。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點，本發(fā)明的目的是提供一種具有大擊穿電壓的半導體整流器件的制備方法，以進一步提高二半導體整流器在電子、電工中的實用化性能。本發(fā)明的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的。一種具有大擊穿電壓的半導體整流器件的制備方法，利用窄帶半導體對TiO2納米管陣列進行修飾，包括以下步驟A)陽極氧化法制備TiO2納米管陣列將鉬片作為陰極、鈦片(Icm寬X3cm長)作為陽極，將鈦片沿長邊方向2cm(露Icm鈦片在液面上以留作電極)浸入在O. 25% wt (即重量百分比為O. 25% )氟化銨的乙二醇溶液中進行陽極氧化，電壓為55v，氧化時間13小時，即在鈦片表面生長出TiO2納米管陣列。B)水熱合成CuS/Ti02納米管陣列復合材料將A步驟生長有TiO2納米管陣列的鈦片放入裝有氯化銅和硫代硫酸鈉的混合溶液中，混合溶液的氯化銅和硫代硫酸鈉的摩爾濃度相同，濃度均為O. 005-0. 02mol/L ;用高壓釜封好后，放入爐中加溫，時間為17小時，溫度為100°C。C)制作條形鋁電極在CuS/Ti02納米管陣列復合材料表面蒸鍍鋁電極，鋁電極垂直于鈦片的長邊，蒸鍍時真空度為5-10_4pa，鋁電極的厚度為lOOnm，寬度為3mm，長度即鈦片的寬度10mm，鋁電極之間間隔2mm。以鋁電極為正極，裸露的鈦基底為負極，整個體系即構(gòu)成具有大擊穿電壓的半導體整流器件。采用本發(fā)明的具有大擊穿電壓的半導體整流器件，可廣泛應(yīng)用于二極管、太陽電池、場效應(yīng)晶體管、太陽電池、激光器等眾多半導體電子器件。


圖I、CuS/Ti02納米管陣列復合材料正面SEM圖像。圖2、CuS/Ti02納米管陣列復合材料斷面SEM圖像。圖3、CuS/Ti02納米管陣列復合材料TEM圖像。圖4、CuS/Ti02納米管陣列復合材料XRD圖像。圖5、CuS/Ti02納米管陣列復合材料TEM圖像。圖6、Ti/CuSAiO2納米管陣列復合材料/Al半導體整流器件的I_V曲線圖。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例一A)陽極氧化法制備TiO2納米管陣列將鉬片作為陰極、鈦片(Icm寬X3cm長)作為陽極，將鈦片沿長邊方向2cm(露Icm鈦片在液面上以留作電極)浸入在O. 25% wt (即重量百分比為O. 25% )氟化銨的乙二醇溶液中進行陽極氧化，電壓為55v，氧化時間13小時，即在鈦片表面生長出TiO2納米管陣列。B)水熱合成CuS/Ti02納米管陣列復合材料將A步驟生長有TiO2納米管陣列的鈦片放入裝有氯化銅和硫代硫酸鈉的混合溶液中，混合溶液的氯化銅和硫代硫酸鈉的摩爾濃度相同，濃度均為O. 005mol/L ;用高壓釜封好后，放入爐中加溫，時間為17小時，溫度為100°C。C)制作條形鋁電極在CuS/Ti02納米管陣列復合材料表面蒸鍍鋁電極，鋁電極垂直于鈦片的長邊，蒸鍍時真空度為5-10_4pa，鋁電極的厚度為lOOnm，寬度為3mm，長度即鈦片的寬度10mm，鋁電極之間間隔2mm。以鋁電極為正極，裸露的鈦基底為負極，整個體系即構(gòu)成具有大擊穿電壓的半導體整流器件。從圖I可以看出CuS/Ti02納米管陣列復合材料保持了原有的管狀結(jié)構(gòu)，納米管管壁被一層納米顆粒包覆，納米顆粒的尺寸在20nm左右，管壁厚度增加為150nm，管內(nèi)徑(d2)減小到90nm，外徑(D2)約為370nm。如圖2所示為復合產(chǎn)物經(jīng)超聲剝離后的剖面圖，從圖中可以看出納米顆粒對管口及距管口 200-600nm范圍內(nèi)的管外壁形成了包覆，管口處納米粒子對管壁包覆程度最大，遠離管口的距離越遠，管外壁的包覆程度越低，基本只有單層納米粒子的吸附，同時從破損的納米管可以看出管內(nèi)壁未見納米粒子填充。從圖2可見超聲后部分TiO2納米管裸露出了管口，表面光滑，其管壁厚度為15-20nm，內(nèi)徑((I1)約為160nm，外徑(D1)約為200nm ;因此可以從幾何關(guān)系推斷CuS納米顆粒在管口內(nèi)外壁包覆的厚度，沿管內(nèi)壁包覆的厚度為(Cl1-Cl2)/2，即35nm左右，沿管外壁包覆的厚度為(D2-D1)/2，即85nm左右，兩者之和加上TiO2納米管自身的管壁厚度(20nm)為140nm，與直接測量的復合后管口處管壁的厚度150nm接近。通過掃描只能大致判斷出納米管口內(nèi)外壁的包覆情況，而不能得出沿納米管口向外納米粒子的包覆厚度。如圖3所示的TEM圖可見納米管口處有明顯的納米粒子包覆，沿管口處向外的包覆厚度約為45nm，同時可以看出管內(nèi)部及遠離管口的管外壁沒有納米粒子存在，與從掃描圖得出的結(jié)論一致。如圖4所示的X射線衍射譜表明除了 Ti基底和銳鈦礦型TiO2的衍射峰外，其余衍射峰與CuS(JCPDS No. 06-0464)對應(yīng)，說明覆蓋在TiO2納米管管壁上是CuS納米粒子[9]，兩者結(jié)合形成了 CuS/Ti02納米管復合材料。圖5所示Ti/CuS/Ti02納米管陣列復合材料/Al半導體整流器件的I_V曲線圖，由圖可見其正向?qū)妷杭s為3. 5V，反向擊穿電壓高于15V，說明CuS/Ti02之間的界面電場較強。圖6所示改變CuCl2濃度后得到的器件的整流曲線，同樣可見明顯的整流效應(yīng)，反向電壓仍然很大。采用本發(fā)明的基本方法，在實際實施中，工藝條件還可作一些變化，比如混合溶液的氯化銅和硫代硫酸鈉的摩爾濃度相同，濃度均為O. 005-0. 02mol/L的范圍內(nèi)，均能獲得 良好的效果。
權(quán)利要求
1.一種具有大擊穿電壓的半導體整流器件的制備方法，利用窄帶半導體對TiO2納米管陣列進行修飾，包括以下步驟 A)陽極氧化法制備TiO2納米管陣列 將鉬片作為陰極、鈦片作為陽極，將鈦片浸入在O. 25% wt氟化銨的乙二醇溶液中進行陽極氧化，電壓為55v，氧化時間13小時，即在鈦片表面生長出TiO2納米管陣列； B)水熱合成CuS/Ti02納米管陣列復合材料 將A步驟生長有TiO2納米管陣列的鈦片放入裝有氯化銅和硫代硫酸鈉的混合溶液中，混合溶液的氯化銅和硫代硫酸鈉的摩爾濃度相同；用高壓釜封好后，放入爐中加溫，時間為17小時，溫度為100°C。
C)制作條形鋁電極 在CuS/Ti02納米管陣列復合材料表面蒸鍍鋁電極，鋁電極垂直于鈦片的長邊，蒸鍍時真空度為5-10_4pa,招電極的厚度為IOOnm,招電極之間間隔2mm ;以招電極為正極,裸露的鈦基底為負極，構(gòu)成具有大擊穿電壓的半導體整流器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述之具有大擊穿電壓的半導體整流器件的制備方法，其特征在于，所述混合溶液的氯化銅和硫代硫酸鈉的摩爾濃度均為O. 005-0. 02mol/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有大擊穿電壓的半導體整流器件的制備方法，利用窄帶半導體對TiO2納米管陣列進行修飾通過陽極氧化法制得二氧化鈦納米管陣列模板，所得陣列模板經(jīng)450℃退火3.5小時；再將其依次浸漬于硝酸鉛溶液、去離子水、硫化鈉溶液和去離子水中，所述溶液中鉛和硫摩爾比PbS=11；循環(huán)5-8次，最后經(jīng)超聲處理，得到硫化鉛修飾的二氧化鈦納米管陣列光陽極。本發(fā)明的二氧化鈦納米管陣列光陽極材料制備方法，生產(chǎn)工藝簡單，制備的二氧化鈦納米管陣列光陽極材料電流密度和光電轉(zhuǎn)換效率較高，可以直接應(yīng)用。
文檔編號H01L21/02GK102810462SQ201210200420
公開日2012年12月5日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者楊峰, 柯川, 楊勇 申請人:西南交通大學