[发明专利]一种基于硒化锡/硅异质结的光电探测器及其制备方法

说明书

本发明属于光探测技术领域，具体涉及一种光电探测器，该光电探测器由上至下依次包括金属In点电极、金属Pd前电极、SnSe薄膜层、Si单晶基底和金属In背电极。SnSe薄膜层是利用磁控溅射方法制备的。测试结果显示，所制备薄膜器件表现出良好的自驱动光电探测性能，具有性能稳定等优点。

技术领域

本发明属于光探测技术领域，具体涉及一种光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器是指一种能将光信号转变为电信号的电子器件，已被广泛地应用于军事、生物成像、无损检测、通讯、环境监测等领域。但是目前报道的大部分光电探测器需要电源驱动，这严重阻碍了光电探测器在实际生活中的应用。[Small,2017,13(45):1701687]而自驱动光电探测器不仅能够对入射光产生响应，还能够吸收入射光为自身工作提供能量，因此自驱动光电探测器的发展将有利于促进光电探测器向微型化、智能化、节能化方向转变。自驱动光电探测技术的核心单元之一是光电探测材料，它是决定自驱动光电探测器性能和价格的重要因素。因此开发新型自驱动光电探测材料具有极其重要的科学意义和应用价值。

硅是一种常见的窄带隙半导体，其带隙约为1.12电子伏特，适合用于制备光电探测器。同时，硅由于其可集成性以及与CMOS工艺兼容的优点，被广泛应用于光探测领域。因此开发硅基高性能光电探测器具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自驱动光响应功能，且周期性好的硒化锡/硅异质结光电探测器。

本发明为实现上述目的所要解决的技术问题是，通过磁控溅射方法，在硅单晶基底上制备硒化锡薄膜；即通过磁控溅射方法制备硒化锡/硅异质结，获得具有优异性能的光电探测器。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种基于硒化锡/硅异质结的光电探测器，其特征在于，为层状结构，由上至下依次包括金属In点电极、金属Pd前电极、SnSe薄膜层、Si单晶基底和金属In背电极。

一种基于硒化锡/硅异质结的光电探测器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)选取Si单晶基底，对其进行清洗；

(2)对清洗完成后的Si单晶基底用氮气吹干；

(3)将干燥完成的Si单晶基底放入真空腔，在氩气环境下，采用射频磁控溅射技术，利用电离出的氩离子轰击SnSe靶材，在Si单晶基底表面沉积SnSe薄膜层；所述SnSe靶材纯度为99.9％，所述氩气气压维持1.0帕斯卡不变，靶基距为50毫米，薄膜的沉积温度为25摄氏度，薄膜层厚度为60-100纳米；

(4)在SnSe/Si异质结的SnSe薄膜侧覆盖掩膜片；将覆盖有掩膜片的SnSe/Si异质结放入真空腔；采用直流磁控溅射技术，利用电离出的氩离子轰击金属Pd靶材，在SnSe/Si异质结表面沉积金属Pd前电极；所述Pd靶材为Pd金属靶，靶材纯度为99.9％；所述氩气气压维持5.0帕斯卡不变，靶基距为50毫米，金属Pd薄膜的沉积温度为25摄氏度，金属Pd前电极厚度为10-30纳米；

(5)将SnSe/Si异质结背面的SiO₂层用物理方法除去；

(6)分别在金属Pd前电极和Si单晶基底上完成金属In电极的压制，并引出金属Cu导线，完成器件的制备。

优选的，步骤(1)中，所述Si单晶基底为n型Si单晶基底，尺寸为10毫米×10毫米，电阻率为1～3欧姆·厘米；清洗过程如下：将Si单晶基底依次在高纯酒精和丙酮溶液中多次超声清洗，每次清洗时间长度为240秒。

优选的，步骤(4)中，所述掩模片厚度为0.1毫米，尺寸为10毫米×10毫米，孔径尺寸为5毫米×5毫米。

优选的，步骤(5)中，所述物理方法为锉刀锉除法，锉除厚度为0.5毫米。