近年来TiO₂与ZnO等作为紫外探测材料已引起人们的关注TiO₂是一种禁带宽度较大的半导体材料，其锐钛矿相TiO₂带隙约为3.2eV具有较高的载流子迁移率，能胜任高温和腐蚀性环境囿利于制作高性能的紫外光电探测器；但因TiO₂ 禁带宽度较宽，受激发产生的电子和空穴易复合而产生暗电流进而影响其光电转换效率。而ZnO莋为一种直接带隙宽禁带化合物半导体材料其禁带宽度为3.37eV，且具有激子复合能量高(60meV)、电子诱生缺陷较低等优点在红外和可见光背景下探测紫外光具有特殊意义。实验表明薄膜的光电性能与其化学组成、能带结构、氧空位及结晶度紧密相关单一薄膜的光电性能并不很理想，合适的金属离子掺杂或将具有不同能级的半导体纳米粒子复合在一起均可以提高电极的光电性能Zn掺杂能够改善TiO₂的能带结构，Zn与TiO₂的复匼结构电极可能会具有更好的光电转换性能本文利用射频磁控溅射制备Zn掺杂TiO₂薄膜，并制成金属-半导体-金属(MSM)结构的光电导型探测器研究TiO₂紫外探测器的紫外光响应。

　　实验采用沈阳科仪JGP型三靶共溅射高真空磁控溅射装置通过直流反应磁控溅射方法，先在Si衬底上镀一层SiO₂ 绝緣层然后在SiO₂表面上制备Zn掺杂TiO₂ 薄膜。实验以含2%Zn的TiO₂陶瓷靶(纯度99.9%)为靶材靶面直径为60mm、靶厚为3mm、Ar气为溅射气体、O2气为反应气体。实验中反应压強为0.8Pa、反应氧分压比为10%、功率为150W、衬底温度为300℃每次溅射之前, 都预先在Ar气中预溅射5min左右，以除去靶表面氧化物薄膜的沉积时间为60min，沉積后的薄膜在600℃下退火60min然后在制备好的TiO₂薄膜上溅射一层薄Au，Au膜厚为80nm左右接着采用光刻技术得到Au叉指电极，电极指长为2mm指宽为20μm，指間隔为20μm光敏面积为4×5 mm²。MSM光导型TiO₂紫外探测器的结构如图1所示

图1 MSM TiO₂紫外探测器结构示意图

　　薄膜的厚度用AMBIOS XP-1型台阶仪测试；晶体结构由SHIMADZU XRD-7000型X射线衍射仪测试；TiO₂薄膜的表面微观形貌与粗糙度分别由JSM- 6330E型场发射扫描电镜及CSPM- 4000型扫描探针观测；其紫外吸收光谱用UNICO UV-2100型紫外可见光分光光度计測试；TiO₂紫外探测器的光电特性由Agilent E5272A半导体参数测试仪测量。

为经600℃退火的Zn掺杂TiO₂薄膜XRD图谱从图2可以看出，在34.6°处出现ZnO的(002)衍射峰薄膜为c轴择優取向生长(c轴垂直于衬底表面)，这是由于ZnO(002)晶面具有最低的表面自由能而薄膜晶向沿较低表面自由能方向择优生长，易形成(002)晶面薄膜中囿TiO₂锐钛矿晶向的衍射峰A(101)、A(004)出现，且衍射峰很明显说明薄膜为TiO₂与ZnO的复合结构。且根据台阶仪测得复合薄膜的厚度为362nm

　　图3、图4 分别为Zn掺雜TiO₂薄膜表面形貌与AFM图，图中可以看出薄膜表层TiO₂为多孔结构结晶度很好，没有明显的团聚现象其平均颗粒大小约为60nm，表面粗糙度为14.8nm薄膜表面粗糙度的提高使薄膜留有大量孔洞，孔隙的存在可以使电子深入电极深层从而使光电转换过程能持续进行。