[实用新型]一种Si衬底GaSe可见光探测器

说明书

本实用新型公开了一种Si衬底GaSe可见光探测器，包括Si衬底，所述Si衬底的上表面依次设置低温PLD生长的第一GaSe功能层及高温PLD生长的第二GaSe功能层，所述第一GaSe功能层及第二GaSe功能层的厚度相同，所述第二GaSe功能层上表面的两端连接Ti/Ni/Au金属层电极。本实用新型有效降低表面对可见光光的反射损耗，增强可见光光谐振吸收，实现高灵敏度高带宽探测。

技术领域

本实用新型涉及可见光探测器领域，具体涉及一种Si衬底GaSe可见光探测器。

背景技术

光电探测器是一种利用光电效应原理，将光信号转换成为电信号的器件。光是一种电磁波，根据其波长的不同可以分为很多种。波长范围在380nm～780nm之间的光叫做可见光。可见光探测器由于其特殊的光谱响应范围，在军民领域都有很重要的应用。

近年来，基于多层直接带隙二维材料(如In₂Se₃)的光电探测器，作为高性能光电器件的潜在替代品，受到了广泛的关注。相比单层二维材料，多层二维材料更易于沉积，因此直接带隙的多层二维材料更具有实用性。

GaSe是一种典型的III–Ⅵ族半导体材料，它具有许多优异的光电性能。GaSe是一种p型半导体，具有较高的载流子迁移率(0.1cm²V^-1s^-1)，暗电流低，电阻率高。同时，GaSe的光电性能具有很强的层厚依赖性。随着层数的减少，其禁带宽度逐渐变大。此外，GaSe的间接带隙约为2.11eV，且其直接带隙仅比间接带隙大25meV。因此，在室温下，电子可以很容易地在导带极小值之间转移。同时GaSe也具有合适的光学带隙、非线性光学性质和光响应特性。故GaSe适合应用于可见光探测器的制备研究。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种Si衬底GaSe可见光探测器。本实用新型具有生长GaSe薄膜质量好，器件的外量子效率高，响应速度快和带宽高等优点。

本实用新型采用如下技术方案：

一种Si衬底GaSe可见光探测器，包括Si衬底，所述Si衬底的上表面依次设置低温PLD生长的第一GaSe功能层及高温PLD生长的第二GaSe功能层，所述第一GaSe功能层及第二GaSe功能层的厚度相同，所述第二GaSe功能层上表面的两端连接Ti/Ni/Au金属层电极。

优选的，第一GaSe功能层及第二GaSe功能层的厚度为5-6nm。

优选的，Ti/Ni/Au金属层电极为叉指电极。

优选的，Ti/Ni/Au金属层电极中，Ti金属层的厚度为25-35nm，Ni金属层的厚度为90～110nm，Au金属层的厚度为90～110nm。

优选的，所述第二GaSe功能层的上表面镀一层纳米级的Ag颗粒。

一种Si衬底GaSe可见光探测器的制备方法，包括如下步骤：

S1在Si衬底上先采用低温PLD方法生长第一GaSe功能层，再采用高温PLD方法生长第二层GaSe功能层，并采用AFM分析样品表面形貌；

S2在第二GaSe功能层上表面匀胶、烘干、曝光、显影和氧离子处理，确定电极形状，并通过蒸镀工艺将Ti/Ni/Au金属层电极蒸镀在第二GaSe功能层上表面的两端。

优选的，采用低温PLD方法生长第一GaSe功能层的温度为440-460℃，脉冲能量为0.46～0.50J/cm²，生长时间为25～45min。

优选的，采用高温PLD方法生长第二GaSe功能层的温度为840～860℃，脉冲能量为0.42～0.54J/cm²，生长时间为25～45min。