[发明专利]一种近红外光电探测器件制造方法

说明书

本发明公开了一种近红外光电探测器件制造方法，涉及光电探测器技术领域，解决了量子点表面由于配体不完全覆盖产生了悬挂键，往往导致量子点沉积成膜后，载流子输运能力较差、载流子容易被悬挂键俘获，不利于制备高灵敏的近红外光电探测器件的问题，其技术方案要点是：通过氯气的气氛处理，在器件制备过程当中，量子点湿法成膜的阶段，通过工艺手段原位把羧酸配体替换为短链氯离子配体，同时填补由于合成过程中的悬挂键，可以有效提升量子点膜的载流子输运性能，最终提升近红外光电探测器件探测效率。

技术领域

本发明涉及光电探测器技术领域，更具体地说，它涉及一种近红外光电探测器件制造方法。

背景技术

半导体量子点，又称为半导体纳米晶，通常情况下是由II-VI族、IV-VI族、III-V族等半导体元素组成，其粒径小于或接近于激子波尔半径。经过近30年的研究与发展，量子点合成技术发展取得了显著突破，PbSe量子点最早由在2001年成功制备，他们通过类似于II-VI族量子点的合成方法，利用油酸铅为阳离子前驱体、硒的正三辛基磷-溶液为阴离子前驱体通过热注入获得。后来的研究者进一步改进了PbSe量子点合成，他们借鉴了当时CdSe量子点的研究成果，利用非极性的十八烯为反应溶液获得了高质量的PbSe量子点。由于高质量的量子点均采用的是全溶液合成方法，非常适合采用旋涂、印刷等溶液加工的方式制备成膜。

IV-VI族PbSe、PbS、PbTe半导体量子点材料，由于其光学带隙在近红外波段(800nm-2000nm)连续可调，是近红外成像的理想半导体材料。IV-VI族半导体量子点在合成制备过程中采用了长链羧酸作为表面配体(如油酸)，同时量子点表面由于配体不完全覆盖产生了悬挂键，往往导致量子点沉积成膜后，载流子输运能力较差、载流子容易被悬挂键俘获，不利于制备高灵敏的近红外光电探测器件。

因此，如何设计一种近红外光电探测器件制造方法是我们目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种近红外光电探测器件制造方法，具有有效提升量子点膜的载流子输运性能，从而提升近红外光电探测器件探测效率的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种近红外光电探测器件制造方法，包括以下步骤：

S1：选取重掺硅作为基底以及含有氧化硅绝缘层的基片作为衬底，氧化硅绝缘层的厚度小于300nm；

S2：通过溶液旋涂或打印方法，在衬底基片沉积量子点薄膜，量子点薄膜厚度范围为10-50nm；

S3：成膜后，通入氯气和氩气的混合气体，混合气体中氯气的气体体积占比为5％-15％，通气时间为2min-240min；

S4：通气结束后，对量子点薄膜进行加热退火处理，处理时间为10min-60min；

S5：加热处理后，在量子点薄膜两端，蒸镀金属电极，获得底栅控制的量子点FET光电探测器件。

本发明进一步设置为：在步骤S3中，所述混合气体中氯气的气体体积占比为8％，通气时间为30min；在步骤S4中，处理时间为30min。

本发明进一步设置为：所述量子点合成的具体步骤为：

S6：将10mmolSe、S或Te粉溶于10mLTOP获得相应的1mmol/mL TOP-Se、TOP-S或TOP-Te溶液；

S7：将4mmol氧化铅、6mmol表面配体和10mL非配体溶剂加入到三颈瓶中；通入保护气体氩气或氮气，并升温至80-140℃，利用管道去除多余的水汽与氧气，10min-30min后停止；然后将温度升至150-200℃，并打开磁力搅拌，使得氧化铅粉末充分溶解于表面配体与非配体溶剂的溶液中形成相应的铅前驱体；