叉指电极阵列紫外探测器制备和特性研究
一种高精度叉指电极、其制备方法和应用[发明专利]
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专利名称：一种高精度叉指电极、其制备方法和应用专利类型：发明专利
发明人：奚亚男,胡淑锦
申请号：CN202011200412.1
申请日：20201225
公开号：CN112285182A
公开日：
20210129
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种高精度叉指电极、其制备方法和应用。
本发明采用半导体薄膜工艺，采用磁控溅射方式在绝缘基体上加工金属薄膜，光刻叉指电极线路图案，显影曝光形成图形线路，蚀刻底层形成电极线路；去胶膜后即得所述高精度叉指电极。
高精度叉指电极线宽线距为1～40μm，拥有导电内层和反应层，可用于生物分子检测，具体可用于制备电化学免疫传感器。
申请人：广州钰芯智能科技研究院有限公司
地址：510000 广东省广州市南沙区进港大道8号1104房
国籍：CN
代理机构：广州帮专高智知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：颜德昊
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ZnMgO紫外探测器研究现状
ZnMgO紫外探测器研究现状1 引言ZnO是一种直接宽带隙的半导体材料（禁带宽度为3.37 eV），在室温下有很高的激子束缚能（60 meV），外延生长温度低，抗辐射能力强。
通过Mg的掺入可实现禁带宽度从3.3 eV 到7.8 eV可调的ZnMgO合金，ZnMgO作为优良的紫外光电材料在光电系统中有着广泛的应用，像LED、光探测器和太阳能电池等，特别是紫外光探测器方面的应用。
紫外探测器广泛用于矿井可燃气体和汽车尾气的监测、固体燃料成分分析、环境污染监测、细胞癌变分析、DNA 测试、准分子激光器检测等领域。
在军事上可用于导弹跟踪、火箭发射、飞行器制导以及生化武器的探测。
在现实生活中，用于火灾监测、紫外通信以及紫外线辐射的测量。
随着紫外线的广泛应用，紫外探测器在环保、医学、军事等领域将得到更广泛的应用。
作为一种宽禁带半导体材料，ZnMgO近年来受到了研究人员的广泛关注。
2 ZnMgO紫外光探测器的研究进展ZnMgO薄膜材料生长和紫外探测器的研究主要有美国、日本，印度、南韩等国家，薄膜生长方法以脉冲激光沉积（PLD），分子束外延（MBE），金属有机化学气相沉积（MOCVD），和磁控溅射等为主。
自1998年日本东京技术研究所用PLD方法在蓝宝石（0001）衬底上生长出了Mg组分达0.33的ZnMgO单晶薄膜之后，高Mg组分的ZnMgO薄膜材料生长和紫外探测器研究引起了人们的极大兴趣。
美国北卡罗那州大学，马里兰大学都相继报道了ZnMgO薄膜的生长及光学特性研究；南韩Pohang科技大学采用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长了Mg组分（0-0.49）连续可调的ZnMgO薄膜，并有X-射线衍射（XRD）谱表明未发生结构分相。
这些结果已远远超过平衡态下Mg在ZnO中的固溶度值≤4％。
以上ZnMgO薄膜大都是在单晶衬底和较高的衬底温度（350－750℃）上生长，而日本Ritsumeikan大学和印度德里大学均采用磁控溅射方法，在不加热的硅和石英衬底上生长出了Mg组分0.42和0.46的ZnMgO薄膜，结果表明薄膜仍未发生结构分相。
叉指型微电极阵列电化学传感器及制备方法与应用、专用测试盒[发明专利]
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专利名称：叉指型微电极阵列电化学传感器及制备方法与应用、专用测试盒
专利类型：发明专利
发明人：李明吉,张天润,李红姬,刘丹丹,李翠平,李爱学,王桂莲,龙拥兵,杨保和
申请号：CN202011508466.4
申请日：20201218
公开号：CN112683975A
公开日：
20210420
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种叉指型微电极阵列电化学传感器及制备方法与应用、专用测试盒，涉及传感器技术领域。
本发明提供的叉指型微电极阵列电化学传感器，包括叉指型铝微电极阵列，所述叉指型铝微电极阵列由三组铝微电极阵列以叉指方式组合而成，每组铝微电极阵列为一个电极，三组铝微电极阵列构成三电极体系。
本发明提供的电化学传感器以叉指型铝微电极阵列为芯片，由于叉指型铝微电极阵列具有高的三电极交错密度和平面结构适合常规的离体检测；叉指型铝微电极阵列可以为薄片状，便于携带。
本发明还提供了一种专用测试盒，本发明提供的专用测试盒结构简单，原料来源丰富，且能准确、快速地对电化学传感器的性能进行测试。
申请人：天津理工大学,北京农业信息技术研究中心,华南农业大学
地址：300384 天津市西青区宾水西道391号
国籍：CN
代理机构：北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司
代理人：张秋菊
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基于ZnO纳米复合材料紫外光电探测器的制备与性能研究
基于ZnO纳米复合材料紫外光电探测器的制备与性能研究ZnO作为重要的II-VI族直接宽禁带半导体材料之一,由于其特殊的禁带宽度的特性在许多领域有着巨大的发展应用前景,例如环境监测、医疗、生物、监测、军事通讯等方面有着成功的应用。
不仅如此,ZnO具有其他许多优势,如原料获得容易且价格低廉,制备方法多种多样,具有良好的物理和化学稳定性,载流子的迁移率高,抗辐射能力好,能够在极端恶劣的条件也能保持良好的性能,并且对环境友好,相比于传统的光电倍增管和硅基紫外光探测器,ZnO作为第三代紫外光电探测主要材料之一,由于其良好的性能及多方面的优势使其能够有效地降低成本以及对贵重设备的依赖。
为了获得光响应好,响应速度快的紫外光电探测器,本文从材料形貌选取和结构设计两方面入手,以ZnO为主要材料构建紫外光电探测器对其进行光电性能测试分析,通过水热法制备得到了不同形貌的ZnO,并进一步制备ZnO薄膜。
此外,通过在ZnO薄膜引入g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>量子点（QDs）和还原氧化石墨烯（rGO）形成异质结薄膜,在其异质结薄膜表面通过热蒸发制备电极,通过光电性能测试进一步研究其光电性能的变化,为进一步研究ZnO紫外光电探测器提供了实验参考。
本文创新点以及主要研究成果如下:1.通过旋涂的方法在以Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>为基底材料的叉指电极上制备了的不同形貌的纳米ZnO薄膜,探索了不同形貌对ZnO光电性能的影响,得出了其不同形貌ZnO薄膜性能比较,其中ZnO纳米线性能最好,其次为ZnO纳米多孔球,而ZnO颗粒的性能最差。
这主要是由于一维纳米线具有大的比表面积,并且载流子迁移速度更快。
2.通过旋涂的方法在以柔性PI为基底材料的叉指电极上制备了ZnO纳米线薄膜,随后通过数次滴加g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub> QDs溶液以旋涂方式制备得到异质结薄膜,最后通过热蒸发在异质结薄膜一侧制备电极构建了异质结光电探测器,通过光电性能测试比较,相对于纯ZnO纳米线,光响应率提高了将近10倍,并且响应速度也得到了明显提高,同时对于柔性器件也具有良好的性能稳定性。
一种对称叉指结构的2DEG紫外探测器及制备方法[发明专利]
![一种对称叉指结构的2DEG紫外探测器及制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8cea39de710abb68a98271fe910ef12d2bf9a95a.png)
专利名称：一种对称叉指结构的2DEG紫外探测器及制备方法专利类型：发明专利
发明人：杨国锋,谷燕,谢峰,陆乃彦,陈国庆,张秀梅,蒋学成
申请号：CN202210244562.5
申请日：20220314
公开号：CN114678439A
公开日：
20220628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种对称叉指结构的2DEG紫外探测器及制备方法，属于半导体器件制造技术领域。
所述紫外探测器从下而上依次包括：衬底层、AlN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层和金属电极层。
本发明采用具有对称叉指结构2DEG电极，利用AlGaN/GaN异质结构中的价带偏移，该界面上的空穴积累导致电子进入导带的势垒能降低，从而解决了传统器件结构紫外探测器的低响应和低量子效率的缺点，提高了响应度和增益，通过GaN断开2DEG导电通道，降低了器件的暗电流，提高了光暗电流比，有效地减少了响应时间、同时提升了器件灵敏度和信噪比。
此外，本发明的制造工艺简单，便于单片集成，进而能够实现光学传感系统的芯片集成。
申请人：江南大学
地址：214122 江苏省无锡市滨湖区蠡湖大道1800号
国籍：CN
代理机构：哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司
代理人：张勇
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叉指电极 制备方法
叉指电极制备方法
叉指电极是一种常用的电化学传感器和电催化材料，用于检测和测量化学物质的浓度以及催化电化学反应。
其制备方法可以从材料选择、加工工艺和表面修饰等方面进行详细说明。
首先，选择合适的基底材料是制备叉指电极的第一步。
常见的基底材料包括玻璃碳、金属（如金、银、铂）等。
选择材料时需考虑其导电性、化学稳定性和表面特性。
其次，制备叉指电极的关键步骤是加工工艺。
一般采用微纳加工技术，通过光刻、蒸发、离子刻蚀等工艺，在基底材料上制备出微米级的叉指结构。
这些微米级的叉指结构可以提高电极的比表面积，增强传质性能，从而提高电化学反应的效率。
另外，对叉指电极进行表面修饰也是制备过程中的重要环节。
表面修饰可以通过沉积纳米材料、修饰分子等手段来实现。
例如，可以在叉指电极表面修饰碳纳米管、金纳米粒子等纳米材料，或者修饰特定的功能分子，以增强电极的催化性能和选择性。
此外，制备叉指电极还需要考虑到后续的电化学测试和实际应
用需求。
在制备过程中，需要保证电极的稳定性、重复性和灵敏度，以确保其在实际应用中具有可靠的性能。
综上所述，制备叉指电极涉及材料选择、加工工艺和表面修饰
等多个环节，需要综合考虑材料特性和电化学性能要求，以实现对
特定化学物质的高效检测和催化反应。
基于叉指电极的高灵敏度传感器研究
基于叉指电极的高灵敏度传感器研究随着科技的不断发展，传感器在生活中的应用越来越广泛。
传感器作为现代物联网和智能设备的核心组成部分，其灵敏度对于检测和测量的准确性至关重要。
因此，基于叉指电极的高灵敏度传感器的研究备受关注。
基于叉指电极的高灵敏度传感器是一种新型的传感器结构，它具有较高的灵敏度和准确性。
该传感器利用叉指电极的结构特点，能够更有效地捕捉信号，并将其转化为电信号进行测量和分析。
基于叉指电极的传感器具有以下优势。
首先，基于叉指电极的传感器具有较大的表面积，能够更好地接触被测物体。
这意味着传感器能够更好地感知被测物体的微小变化，提高了传感器的灵敏度和测量精度。
其次，基于叉指电极的传感器具有较低的噪声水平。
传感器的噪声水平直接影响信号的检测和测量结果的准确性。
通过优化叉指电极的结构和材料选择，可以有效降低传感器的噪声水平，提高传感器的信号噪声比，进而提高传感器的灵敏度。
再次，基于叉指电极的传感器具有较快的响应时间。
传感器的响应时间是指传感器对信号变化的反应速度。
基于叉指电极的传感器能够更快地感知信号的变化，并迅速将其转化为电信号进行处理。
这使得传感器能够更及时地对被测物体进行检测和测量。
最后，基于叉指电极的传感器具有较高的稳定性和可靠性。
传感器在使用过程中需要保持稳定的性能和长久的可靠性。
基于叉指电极的传感器通过合理的结构设计和优质的材料选择，能够提高传感器的稳定性和可靠性，确保传感器长时间稳定工作。
综上所述，基于叉指电极的高灵敏度传感器具有较大的表面积、较低的噪声水平、较快的响应时间以及较高的稳定性和可靠性等优势。
这些优势使得基于叉指电极的传感器在各个领域的应用具有广阔的前景，如环境监测、医疗诊断、工业自动化等。
未来，我们可以进一步研究和改进基于叉指电极的传感器，以满足不断发展的科技需求，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
MgZnO日盲紫外探测器的制备和性能研究的开题报告
MgZnO日盲紫外探测器的制备和性能研究的开题报告一、研究背景及意义近年来，随着智能化、信息化的快速发展，人们对光电器件的需求越来越高。
其中，紫外探测器作为能够实现对紫外线的高灵敏度、高分辨率和快速响应的光电器件，具有非常广泛的应用前景，例如生物医学、环境监测和安全检测等方面。
MgZnO材料由于其具有较高的透明度、光学带隙宽度和电子迁移率等特殊性能，在紫外探测领域中备受关注。
然而，MgZnO材料的制备及性能研究还存在一定的困难和挑战，特别是在高质量的MgZnO薄膜的制备方面，仍存在许多问题需要解决。
因此，深入研究MgZnO材料的制备及其优异的性能，对于推动紫外探测器领域的发展具有重要的意义。
二、研究内容及方法本研究的主要内容是制备MgZnO材料，并研究其在紫外探测方面的性能。
具体包括以下两方面：1. MgZnO材料的制备方法研究。
采用化学气相沉积（CVD）法或分子束外延（MBE）方法等制备高质量的MgZnO薄膜。
同时，探究不同制备条件对MgZnO材料结构、形貌和光学性质等方面的影响。
2. MgZnO材料在紫外探测领域的应用研究。
利用制备好的MgZnO材料制备出MgZnO日盲紫外探测器，并测试其响应速度、光电流、探测率等性能参数。
同时，研究MgZnO材料在不同波长（200-400nm）的紫外线区域的响应特性及其机理。
三、预期成果本研究旨在探究不同的制备条件对MgZnO材料结构、形貌、光学及电学性质等方面的影响，并制备出性能优异的MgZnO日盲紫外探测器。
预期达到以下成果：1. 成功制备出高质量的MgZnO材料，并研究其结构形貌和光学性质等方面的特征。
2. 制备出MgZnO日盲紫外探测器，并测试其在不同波长（200-400nm）的紫外线区域的响应特性、响应速度、光电流和探测率等性能。
3. 探究MgZnO材料作为紫外探测器的机理。
四、研究进度安排整个研究预计用时两年，具体进度安排如下：第一年：1. 调研相关文献，确定MgZnO材料制备方法和紫外探测器的性能测试方法。
ZnMgO紫外探测器研究现状
ZnMgO紫外探测器研究现状1 引言ZnO是一种直接宽带隙的半导体材料（禁带宽度为3.37 eV），在室温下有很高的激子束缚能（60 meV），外延生长温度低，抗辐射能力强。
通过Mg的掺入可实现禁带宽度从3.3 eV 到7.8 eV可调的ZnMgO合金，ZnMgO作为优良的紫外光电材料在光电系统中有着广泛的应用，像LED、光探测器和太阳能电池等，特别是紫外光探测器方面的应用。
紫外探测器广泛用于矿井可燃气体和汽车尾气的监测、固体燃料成分分析、环境污染监测、细胞癌变分析、DNA 测试、准分子激光器检测等领域。
在军事上可用于导弹跟踪、火箭发射、飞行器制导以及生化武器的探测。
在现实生活中，用于火灾监测、紫外通信以及紫外线辐射的测量。
随着紫外线的广泛应用，紫外探测器在环保、医学、军事等领域将得到更广泛的应用。
作为一种宽禁带半导体材料，ZnMgO近年来受到了研究人员的广泛关注。
2 ZnMgO紫外光探测器的研究进展ZnMgO薄膜材料生长和紫外探测器的研究主要有美国、日本，印度、南韩等国家，薄膜生长方法以脉冲激光沉积（PLD），分子束外延（MBE），金属有机化学气相沉积（MOCVD），和磁控溅射等为主。
自1998年日本东京技术研究所用PLD方法在蓝宝石（0001）衬底上生长出了Mg组分达0.33的ZnMgO单晶薄膜之后，高Mg组分的ZnMgO薄膜材料生长和紫外探测器研究引起了人们的极大兴趣。
美国北卡罗那州大学，马里兰大学都相继报道了ZnMgO薄膜的生长及光学特性研究；南韩Pohang科技大学采用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长了Mg组分（0-0.49）连续可调的ZnMgO薄膜，并有X-射线衍射（XRD）谱表明未发生结构分相。
这些结果已远远超过平衡态下Mg在ZnO中的固溶度值≤4％。
以上ZnMgO薄膜大都是在单晶衬底和较高的衬底温度（350－750℃）上生长，而日本Ritsumeikan大学和印度德里大学均采用磁控溅射方法，在不加热的硅和石英衬底上生长出了Mg组分0.42和0.46的ZnMgO薄膜，结果表明薄膜仍未发生结构分相。
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叉指电极阵列紫外探测器制备和特性研究紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后发展起来的一项军民两用技术,已经在众多领域得到广泛应用和深入研究。
在军事领域,紫外探测器可用于导弹早期预警。
在民用领域,可利用紫外探测技术监控臭氧层的厚度,污染物的排放,探测各种高压电设施的电晕放电现象等。
目前人们对紫外探测器的研究大多集中在光敏材料上,而对器件结构研究较少。
MSM(Metal-Semiconductor-Metal)紫外探测器的电极结构不仅影响光的入射和吸收,同时还影响器件中电场的分布,因此不同电极结构将对紫外探测器的性能产生影响。
本文结合软件仿真与器件制备,分别研究不同电极结构对欧姆接触型和肖特基接触型MSM紫外探测器特性的影响。
研究工作的主要内容如下:1.利用ISE-TCAD软件对器件进行了仿真与优化,研究了叉指电极宽度以及指间间距对紫外探测器光/暗电流的影响。
利用泊松方程、载流子连续性方程、电流密度方程等半导体基本方程,建立了漂移扩散模型、复合模型等物理模型。
在此基础上使用ISE-TCAD器件仿真软件,分别探究了
Al-ZnO-Al以及Au-ZnO-Au叉指电极结构的电极宽度与指间间距对器件光/暗电流的影响。
2.以硅片为衬底,利用磁控溅射、光刻等半导体工艺制备了不同结构参数的Al-ZnO-Al MSM紫外探测器。
研究电极结构对欧姆接触型MSM紫外探测器稳态电流电压特性、开关响应特性以及光谱响应特性的影响,并深入研究了影响器件开关特性的因素。
实验结果表明,Al与纯度为99.99%Zn0能形成理想的欧姆接触;器件的暗电流受叉指电极宽度的影响,而与电极间距无关;器件的光电流随电极间距的增加而增大;实验结果表明当叉指电极的宽度为200μm,指间宽度为600
μm时,器件光/暗电流比最大达156;叉指电极的结构参数对紫外探测器的开关特性没有明显的影响。
实验制备的探测器的上升时间为56s,下降时间为141s。
此外器件对370nm 附近的紫外光具有最强的响应度。
3.通过在ZnO表面制备Au叉指电极,研究不同结构参数的Au-ZnO-Au结构紫外探测器的稳压直流特性、开关响应特性以及光谱响应特性的影响。
实验表明,Au与纯度为99.99%Zn0能形成良好的肖特基接触。
叉指电极间距对器件的暗电流没有明显影响,当偏压从0V增加到|0.4|V过程中,器件的暗电流急剧增加,在5V偏压下暗电流约为15pA。
器件的光电流随叉指电极间距的增加而增大。
当L=600μm时器件光暗电流比达为132。
器件的暗电流与光电流,都随叉指电极宽度增加而增大。
而器件光暗电流比随电极宽度的增加而降低。
探测器的上升时间为3.4s左右,下降时间为5.3s左右,比Al-ZnO-Al光电导型紫外探测器的响应时间短。
此外,探测器的开关特性主要取决于载流子的寿命。