一种氧化锌肖特基二极管及其制备方法

本发明涉及金属氧化物半导体，尤其涉及一种氧化锌肖特基二极管及其制备方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、金属氧化物半导体是制备透明电子器件的关键材料，其具备诸多优点，如较高的禁带宽度而表现出的高光学透明度；比传统硅材料更低的制备温度；较高的电子迁移率等。

3、氧化锌(zno)是金属氧化半导体中极具代表性的一种材料，其具有3.6ev的直接带隙，60mev的激子束缚能，以及4.2ev的电子亲和能，晶体在一般情况下呈现六方纤锌矿结构。zno可用于制备多种器件，如薄膜晶体管、光电探测器、肖特基二极管、太阳能电池、气体传感器等。

4、为了与zno形成肖特基接触，需要高功函数的金属，现有技术中通常采用铂、金、银等材料，但是这些材料比较昂贵，导致器件成本较高，这也限制了器件的广泛应用。

5、另外，现有技术中对于氧化锌肖特基二极管的制作，往往采用传统的真空工艺，如溅射、蒸发、蒸镀等，这些工艺需要较高真空度的腔室以及用于图形化的掩膜、光刻等技术；这些技术的制造成本较高，对材料的要求较为苛刻。

6、现有技术中虽然也公开了在肖特基二极管的制作过程中采用丝网印刷技术，但是，均是采用丝网印刷技术与其他技术(比如溅射、蒸镀等)进行结合，这同样具有较高的制造成本，同时对实验条件的要求也可能更严格。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种氧化锌肖特基二极管及其制备方法，采用聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐(pedot:pss)直接作为肖特基接触的电极，使得器件的透光性好，光响应度较高，可用于紫外光电探测。

2、在一些实施方式中，采用如下技术方案：

3、一种氧化锌肖特基二极管，包括：依次设置的肖特基电极层、半导体层、欧姆电极层和基底层；

4、所述肖特基电极层材料为聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐；

5、所述半导体层材料为氧化锌，所述半导体层包括位于顶部的肖特基接触区和位于底部的欧姆接触区；所述肖特基电极层与肖特基接触区之间形成肖特基接触，并作为肖特基电极；所述欧姆电极层与欧姆接触区之间形成欧姆接触，并作为欧姆电极。

6、具体地，所述欧姆电极层材料为氧化铟锡。所述基底层采用柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯柔性衬底。

7、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

8、一种氧化锌肖特基二极管的制备方法，包括：

9、将带有氧化铟锡的柔性衬底浸泡在乙醇中，通过超声去除表面污染；

10、然后在100℃-130℃下对柔性衬底进行预烘，防止柔性衬底在印刷过程中因反复受热、冷却导致薄膜发生开裂或形变；

11、预烘结束后立刻进行氧化锌油墨印刷，总共印刷两遍，每遍印刷之后将柔性衬底转移至100℃-130℃温度下进行加热以固化油墨；

12、氧化锌油墨印刷完成后，进行一遍聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐油墨印刷；印刷完成后，将柔性衬底转移至100℃-130℃温度下进行加热以固化油墨；

13、固化结束后，制得氧化锌肖特基二极管。

14、进一步地，所述氧化锌油墨的制备过程为：

15、将氧化锌颗粒与乙基纤维素粉末充分混合，再用容器量取适量松油醇并对松油醇持续进行磁力搅拌，之后将混合粉逐渐加入到松油醇中，待粉末完全被松油醇浸没后，将容器密封并继续进行磁力搅拌，至少搅拌12小时，完成油墨配置。

16、所述氧化锌颗粒、乙基纤维素粉末和松油醇三种材料的质量比为：氧化锌:乙基纤维素:松油醇＝19:1:40。

17、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

18、一种紫外光电探测装置，包括上述的氧化锌肖特基二极管。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、(1)本发明采用聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐直接作为顶层电极，可以与氧化锌半导体层形成肖特基接触；该材料在可见光范围内可以达到接近100％的透过率，与金属氧化物半导体等透明材料具有较好的兼容性。

21、另外，聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐在自然状态下呈半透明，可以使紫外光透过材料入射到下方的氧化锌上，而氧化锌又可以吸收更多的紫外光，因此制得的肖特基二极管具有较高的光响应度，可以用于紫外光电探测。

22、(2)本发明中使用的氧化锌油墨溶剂是松油醇，属于极性较强的材料。而常见的可印刷的高功函数材料，如碳、银等，水溶性均较差，其油墨大多是油性的，极性较低，难以在极性较强的材料上附着牢固，由此制备得到的器件整流比较小，性能较差。而pedot:pss水溶性较好，其油墨直接选择水作为溶剂，可以在极性材料上附着牢固，因此制备的器件性能较好。

23、(3)本发明中肖特基二极管的制备完全采用丝网印刷技术实现，不需要真空腔室或光刻胶、掩膜板等额外设备，成本较低，可以大面积制备。

24、本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。

技术特征：

1.一种氧化锌肖特基二极管，其特征在于，包括：依次设置的肖特基电极层、半导体层、欧姆电极层和基底层；

2.如权利要求1所述的一种氧化锌肖特基二极管，其特征在于，所述欧姆电极层材料为氧化铟锡。

3.如权利要求1所述的一种氧化锌肖特基二极管，其特征在于，所述基底层采用柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯柔性衬底。

4.一种氧化锌肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括：

5.如权利要求4所述的一种氧化锌肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述氧化锌油墨的制备过程为：

6.如权利要求5所述的一种氧化锌肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述氧化锌颗粒、乙基纤维素粉末和松油醇三种材料的质量比为：氧化锌:乙基纤维素:松油醇＝19:1:40。

7.一种紫外光电探测装置，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的氧化锌肖特基二极管。

技术总结本发明公开了一种氧化锌肖特基二极管及其制备方法，包括：依次设置的肖特基电极层、半导体层、欧姆电极层和基底层；肖特基电极层材料为聚3，4‑乙烯二氧噻吩‑聚苯乙烯磺酸盐；半导体层材料为氧化锌，所述半导体层包括位于顶部的肖特基接触区和位于底部的欧姆接触区；所述肖特基电极层与肖特基接触区之间形成肖特基接触，并作为肖特基电极；所述欧姆电极层与欧姆接触区之间形成欧姆接触，并作为欧姆电极。本发明中肖特基二极管的制备完全采用丝网印刷技术实现，不需要真空腔室或光刻胶、掩膜板等额外设备，成本较低，可以大面积制备。技术研发人员：宋爱民,燕方宸,张嘉炜,辛倩受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29