[发明专利]平面型光电探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种平面型光电探测器及其制备方法，所述制备方法包括：选取衬底；在所述衬底表面制作光吸收层；在所述光吸收层表面制作电极以完成所述光电探测器的制备。本发明提供的平面型光电探测器，通过控制MoS₂的厚度来调谐其能量带隙值从而降低背景噪声；可以实现增强超快的可见‑近红外宽谱响应；可以降低暗电流和背景载流子浓度。

技术领域

本发明涉及半导体器件设计及制造领域，特别涉及一种平面型光电探测器及其制备方法。

背景技术

目前，市场上大多数光电探测器是诸如光电二极管和太阳能电池类型的，它们可以应用于红外遥感，矿井探测，环境监测，食品检测以及远程控制等诸多领域。

用于制作光电探测器的半导体应该具有较高的光吸收系数，同时材料的载流子迁移率还应足够高才能实现良好的性能，高的光吸收系数可以保证材料在接收光源时可以产生较大的光电流，而较大的载流子迁移率也能保证较大光电流的产生。

二维材料二硫化钼和被应用于太阳能电池的有机无机杂化钙钛矿材料都是直接带隙半导体，它们在可见光到近红外波段都具有较高的光响应度，且二者禁带宽度都可调。二硫化钼材料的光电学特性与其层数或厚度有着密切关联，单原子层二硫化钼的带隙为1.8eV，多原子层二硫化钼的带隙可低至为1.2eV，因而通过控制二硫化钼的生长厚度来调控其带隙，可以在可见光至近红外波长范围工作。有机无机杂化钙钛矿材料的光电学特性与其元素组成有着密切关联，CH₃NH₃PbI₃钙钛矿的禁带宽度为1.5eV而CH₃NH₃PbCl₃的禁带宽度为2.2eV，因而可以通过控制钙钛矿材料的元素成分来调控其带隙，可以在可见光至近红外波长范围工作。然而二硫化钼材料较低的光吸收系数和钙钛矿材料较低的载流子迁移率和长期稳定性都限制它们在各自材料范围内的应用。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种平面型光电探测器及其制备方法。

本发明的实施例提供了一种平面型光电探测器的制备方法，包括：

(a)选取衬底；

(b)在所述衬底表面制作光吸收层；

(c)在所述光吸收层表面制作电极以完成所述光电探测器的制备。

在本发明的一个实施例中，所述衬底为半绝缘半透明单面抛光的蓝宝石衬底。

在本发明的一个实施例中，在步骤(b)之前还包括：

利用RCA标准清洗工艺，对所述蓝宝石衬底进行清洗处理。

在本发明的一个实施例中，步骤(b)包括：

(b1)在所述蓝宝石衬底表面生长杂化钙钛矿材料，作为第一光吸收层；

(b2)在所述第一光吸收层表面生长MoS₂材料，作为第二光吸收层。

在本发明的一个实施例中，所述杂化钙钛矿材料为CH₃NH₃PbI₃材料。

在本发明的一个实施例中，步骤(b2)包括：

利用磁控溅射工艺，在所述第一光吸收层表面生长MoS₂材料,作为所述第二光吸收层。

在本发明的一个实施例中，所述磁控溅射工艺中，溅射功率为60～80W，沉积时间为0.2～0.5h。

在本发明的一个实施例中，步骤(c)包括：

(c1)利用磁控溅射工艺,在所述第二光吸收层表面生长第一金属材料；