[发明专利]二硒化钯薄膜/n-型硅异质结光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了二硒化钯薄膜/n‑型硅异质结光电探测器及其制备方法，其是以n‑型硅基底为光电探测器的基区，在其下表面设置n‑型硅基底电极，在其上表面部分区域覆盖绝缘层；在绝缘层上覆盖二硒化钯接触电极，二硒化钯接触电极的边界不超过绝缘层的边界；在二硒化钯接触电极上铺设二硒化钯薄膜，二硒化钯薄膜一部分与二硒化钯接触电极形成欧姆接触，剩余部分与n‑型硅基底表面未覆盖绝缘层的部分形成异质结。本发明的光电探测器工艺简单、成本低廉、电流开关比大、响应速度快。

技术领域

本发明属于光电探测器技术领域，具体涉及一种二硒化钯薄膜/n-型硅异质结光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器是一种能将光信号转换成电信号的光电器件。低成本高性能光电探测器在包括图像传感、光通信、火灾检测、生物医学成像、环境监测、空间探测与安全检测等诸多科学研究与工业技术领域有重要的应用价值，因而得到了人们广泛的关注。

目前，在应用广泛的可见光-近红外光波段(波长<1100nm)，基于晶体硅的光电探测器占据主要的市场份额。得益于成熟的加工工艺以及与硅基CMOS工艺的良好兼容性，人们成功研制出多种具有不同器件结构的硅基光电探测器，包括金属-半导体-金属光电探测器、p-n(p-i-n)结和肖特基结光电二极管等。其中，p-n(p-i-n)结和肖特基结光电二极管具有固有内建电场，能够有效促进光生载流子的分离和传输，因而在高速光电探测以及低功耗光电探测领域具有重要的应用。但是，商业化中普遍采用高温扩散或离子注入等方法制备硅p-n(p-i-n)结，虽然可制备质量较好的硅p-n(p-i-n)结，但不可避免存在一系列缺点，如涉及复杂繁琐的制备流程，需要使用昂贵的仪器设备，从而导致器件的成本居高不下。另一方面，受金属电极的遮挡和金属离子的扩散效应等因素影响，硅肖特基结探测器往往存在对被探测光的吸收效率不高、器件中存在较多缺陷等缺点，极大地降低了光电探测器的性能。这些因素严重制约了硅基光电探测器的进一步发展和广泛应用。

发明内容

本发明是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种器件工艺简单、成本低廉的二硒化钯薄膜/n-型硅异质结光电探测器，以期可以有效地提高光电探测器的电流开关比、响应速度等性能。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明二硒化钯薄膜/n-型硅异质结光电探测器，其特点在于：以n-型硅基底作为所述光电探测器的基区，在所述n-型硅基底的下表面设置n-型硅基底电极；在所述n-型硅基底的上表面覆盖绝缘层，所述绝缘层的面积为所述n-型硅基底面积的1/5到4/5，所述绝缘层的边界不超出所述n-型硅基底的边界；在所述绝缘层上覆盖二硒化钯接触电极，所述二硒化钯接触电极的边界不超出所述绝缘层的边界；在所述二硒化钯接触电极上铺设二硒化钯薄膜，所述二硒化钯薄膜一部分与二硒化钯接触电极接触，剩余部分与n-型硅基底上表面未覆盖绝缘层的部分接触，所述二硒化钯薄膜的边界不超出所述n-型硅基底的边界；所述二硒化钯薄膜与二硒化钯接触电极为欧姆接触，所述二硒化钯薄膜与n-型硅基底形成异质结。

进一步地，所述绝缘层以二氧化硅、氮化硅、氧化铝或者氧化铪为材料，所述绝缘层的厚度为30-300nm。

进一步地，所述n-型硅基底电极为In-Ga合金电极或者Ag电极，所述n-型硅基底电极的厚度为30-500nm。

进一步地，所述二硒化钯接触电极为Au电极、Pt电极或Pd电极，所述二硒化钯接触电极的厚度为30-300nm。

进一步地，所述n型硅基底采用厚度为100-800μm、电阻率为0.1-100Ω/cm的n-型轻掺杂硅片。

进一步地，所述二硒化钯薄膜的厚度为5-40nm。

本发明二硒化钯薄膜/n-型硅异质结光电探测器的制备方法，是按如下步骤进行：