[发明专利]双色光电探测器及其制备方法

说明书

本发明揭示了一种双色光电探测器及其制备方法，所述双色光电探测器包括衬底、位于衬底上的pn异质结、及位于pn异质结上的电极，所述pn异质结包括位于衬底上的n型半导体层及位于n型半导体层上的p型半导体层，所述电极包括与n型半导体层电连接的第一电极及与p型半导体层电连接的第二电极，n型半导体层和p型半导体层通过范德华力形成pn异质结。本发明的双色光电探测器采用n型材料和p型材料通过范德华力形成pn异质结，优选地采用BP二维材料和β‑Ga₂O₃材料通过范德华力形成BP/β‑Ga₂O₃异质结，p型的BP材料进行中红外探测，n型的β‑Ga₂O₃材料进行日盲紫外探测，该器件具有制备成本低廉、工艺简单和性能优越等优点，满足在红外、紫外探测技术领域的迫切需求。

技术领域

本发明属于光电信息技术领域，具体涉及一种双色光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电信息的研究与应用是电子信息、光学、半导体技术等领域的重要组成部分，而光电探测器则是人类利用光电信息的基础，尤其红外探测器和紫外探测器，已被广泛应用于军事和民用等各个方面。

红外探测器的应用为人们的日常生活带来了极大的便捷，最为常见的就是红外感应，例如感应水龙头、感应门和感应灯等等，除此之外还有红外夜视/成像、红外搜索与跟踪、红外精确制导、遥感资源调查、矿产资源勘探、航空探测、环境监测、气象卫星、无损探伤、气体分析、煤矿井下测温及隐蔽火源探测等其他应用。

中波长红外线(3～5μm)以及长波长红外线(8～15μm)是大气窗口和“热成像”的重要波段，目前主要利用InGaAs、AlAsSb、GaSb、InSb、InAsSb、HgCdTe等材料结合量子阱、超晶格、量子点等结构实现红外探测，但此类探测器的材料外延生长难度大，器件工作需要低温制冷、集成度低等，实现多光谱探测短期内更是难以突破。

紫外探测器除了紫外通讯、生化分析和早期导弹预警等相关军事领域的应用外，在皮肤病变细节诊断、癌细胞检测、微生物检测和白血球检测等医学和生物医学方面，以及火灾探测、臭氧监测、海上油监、公安侦察及天文观测、紫外消毒、紫外固化和聚合、光谱分析及粒子探测等方面也有着非常重要的应用。

日盲紫外波段(200～280nm)的天然优势，使得对其探测器的研究一直是关注焦点，宽带隙半导体材料—氧化镓(Ga₂O₃)禁带宽度高达4.2～5.2eV，正好能够响应此波段，且成本低、物理化学性质稳定，而成为近几年研究热点。

目前，探测器研究正朝着多谱段、高灵敏、高分辨率、低功耗、小型化、集成化和智能化的方向发展，但由于不同光敏材料的兼容性问题，极具应用潜力的集成红外-紫外双色探测器目前有待研究。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种双色光电探测器及其制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双色光电探测器及其制备方法，以实现红外、紫外的双色探测。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种双色光电探测器，所述双色光电探测器包括衬底、位于衬底上的pn异质结、及位于pn异质结上的电极，所述pn异质结包括位于衬底上的n型半导体层及位于n型半导体层上的p型半导体层，所述电极包括与n型半导体层电连接的第一电极及与p型半导体层电连接的第二电极，n型半导体层和p型半导体层通过范德华力形成pn异质结。

一实施例中，所述n型半导体层的材料为β晶相的Ga₂O₃，p型半导体层的材料为黑磷，优选地，所述黑磷中掺杂有砷元素。

一实施例中，所述n型半导体层上部分区域设有介质层，所述第二电极设于p型半导体层及介质层上。