[发明专利]一种基于量子碳膜的异质结光电二极管结构及制作方法

说明书

一种异质结光电二极管结构及制作方法，该二极管结构包括：由多层石墨烯层上下层叠形成的量子碳膜基板；位于所述量子碳膜基板的第一侧的图形化的绝缘层；位于所述绝缘层上的氮化锌层，所述氮化锌层在所述绝缘层的图形化开口处与所述量子碳膜基板相接触形成pn结；与所述氮化锌层相接触的第一电极；以及与所述量子碳膜基板的第二侧相接触的第二电极。不同的实施例中，绝缘层也可以省去。第二电极也可以与第一电极位于量子碳膜基板的同一侧。该二极管结构在光电转换效率上得到大幅提升，且光谱响应范围宽，其制作工艺也简单，易于量产。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种基于量子碳膜的异质结光电二极管结构及制作方法。

背景技术

一种半导体材料生长在另一种半导体材料上所形成的结称为异质结。由于二种异质材料具有不同的电子结构，使异质结具有一系列优异特性。在实际的光电子器件中，往往包含一个或多个异质结，这是因为异质结是由具有不同的电学性质和光学性质的半导体组成，在扩大光电子器件的使用范围，提高光电子器件的性能，控制某些特殊用途的器件等方面起到一定的作用。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有异质结光电二极管在光电转换效率、光谱响应范围、制作简便性等方面的不足，提供一种基于量子碳膜的异质结光电二极管结构及制作方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于量子碳膜的异质结光电二极管结构，包括：由多层石墨烯层上下层叠形成的量子碳膜基板；位于所述量子碳膜基板的第一侧的图形化的绝缘层；位于所述绝缘层上的氮化锌层，所述氮化锌层在所述绝缘层的图形化开口处与所述量子碳膜基板相接触形成pn结；与所述氮化锌层相接触的第一电极；以及与所述量子碳膜基板的第二侧相接触的第二电极。

进一步地：

所述第一电极为石墨烯、纳米银或透明氧化物电极，优选为ITO透明电极。

所述绝缘层的材料为SiO₂、Si₃N₄或光刻胶，所述绝缘层的厚度为100nm-1μm，所述开口的尺寸为100nm-10μm。

所述量子碳膜基板的厚度为6-100μm。

一种所述的异质结光电二极管结构的制作方法，包括如下步骤：

A1、将量子碳膜附着在第一基板上；

A2、在所述量子碳膜上制备绝缘层并将其图形化；

A3、在图形化的所述绝缘层上制备氮化锌薄膜；

A4、在所述氮化锌薄膜上制备第一电极；

A5、移除所述第一基板并在所述量子碳膜的背面制备第二电极。

进一步地：

采用以下处理方式中的一种或多种：

步骤A1中，依靠范德华力贴附或通过成键附着或通过胶粘接使所述量子碳膜附着在所述第一基板上，优选地，所述第一基板为刚性基板，例如为玻璃基板；

步骤A2中，所述绝缘层的制备方法为磁控溅射、化学气相沉积、原子层沉积、或溶液法例如旋涂法；优选地，所述图形化采用光刻法；

步骤A3中，所述氮化锌薄膜的制备方法为磁控溅射、原子层沉积、脉冲激光沉积、或金属有机化合物气相外延；

步骤A4中，所述第一电极为石墨烯、纳米银或透明氧化物电极，优选地，是采用磁控溅射法制备ITO膜，并光刻得到图形化的ITO透明电极；