[发明专利]含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器，依次由导电衬底（1）、CdZnTe膜（2）和金属电极层（4）层叠形成层状复合光电器件结构，其特征在于：所述导电衬底（1）采用掺杂氟的SnO₂导电玻璃，在CdZnTe膜（2）中的锌摩尔百分比含量为2~20%，所述金属电极层（4）采用Au电极，在所述CdZnTe膜（2）和所述金属电极层（4）之间设置一层厚度为0.2-0.5mm的石墨烯过渡层（3），使CdZnTe膜（2）和金属电极层（4）之间形成欧姆接触界面复合结构。

2.根据权利要求1所述含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器，其特征在于：所述CdZnTe膜（2）的厚度为200-300mm。

3.根据权利要求1或2所述含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器，其特征在于：所述金属电极层（4）的厚度为100-200nm，直径为1.5-5mm。

4.一种含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.CdZnTe单晶升华源的准备：将纯度皆为99.99%的Cd、Zn、Te同时放入石英管中，在高真空下，采用移动加热法生长出成分分布均匀的CdZnTe单晶体，其中锌的摩尔百分比含量为2~20%，将生长好的晶体切片作为升华源备用；

b.衬底预处理：采用掺杂氟的SnO₂导电玻璃作为衬底，将衬底用曲拉通、丙酮和乙醇分别超声清洗5～20分钟，洗去衬底表面的杂质与有机物，然后将其烘干后放入近空间升华反应室内；

c.CdZnTe厚膜生长过程：开机械泵将近空间升华反应室内抽真空，将近空间升华反应室内气压抽至5Pa以下后关闭机械泵，再将在所述步骤a中制备的升华源及经所述步骤b处理后的衬底分别加热到500~650℃和350~400℃，在衬底上生长CdZnTe厚膜制备30~180min，然后将CdZnTe厚膜及衬底冷却至室温，在关机械泵后，从近空间升华反应室内取出结合CdZnTe厚膜的衬底；

d.溴甲醇腐蚀过程：配制浓度为0.1~0.5%的溴甲醇溶液，将在所述步骤c中制备的结合CdZnTe厚膜的衬底浸入溴甲醇溶液腐蚀10~60s，腐蚀后的结合CdZnTe厚膜的衬底用甲醇保存，并用氮气吹干；

e.石墨烯过渡层的制备过程：采用多次分转速旋涂法在经过所述步骤d处理过的CdZnTe厚膜表面上制备石墨烯过渡层，每次旋涂所用的石墨烯溶液均为50-100μL，具体为：首先在2000-3000r/min转速下旋涂20-30s，然后在100℃的烘箱中烘干5min；接着在2000-1000r/min转速下旋涂10-20s，然后在100℃的烘箱中烘干5min；再在500-1000r/min转速下旋涂5-10s，100℃烘箱中烘干5min，最后将完成旋涂的石墨烯过渡层在100℃的烘箱中放置2-3h，制备得到厚度为0.2-0.5mm的石墨烯过渡层，并使石墨烯过渡层固化结合在CdZnTe厚膜表面，即在衬底之上的CdZnTe厚膜上制备出欧姆接触的石墨烯过渡层；

f.金电极的制备过程：采用真空蒸发法制备Au电极，开启机械泵抽反应室内和气路真空至5Pa以下，并开启扩散泵将反应室内抽真空至5′10^-3Pa，开始对Au蒸发源烘烤蒸发，待Au全部融化后，在掩膜板的作用下在所述步骤e中制备的石墨烯过渡层表面上制备出金电极，使CdZnTe厚膜和金电极之间形成欧姆接触界面复合结构，从而制成含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器。

5.根据权利要求4所述含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器的制备方法，其特征在于：在所述步骤c中，控制制备所述CdZnTe厚膜的厚度为200-300mm。

6.根据权利要求4或5所述含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器的制备方法，其特征在于：在所述步骤f中，控制制备所述金电极的厚度为100-200nm，直径为1.5-5mm。

7.根据权利要求4或5所述含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器的制备方法，其特征在于：在所述步骤f中，在采用真空蒸发法制备Au电极时，在所述步骤e中制备的石墨烯过渡层表面放置孔洞直径为1.5mm的圆形电极掩膜板，控制蒸发压强为5′10^-3Pa，蒸发电流为180-220A，停留10-15s，使Au全部融化。