[发明专利]功能模组及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种功能模组及其制备方法和应用。该功能模组包括衬底、吸收层和势垒层。吸收层设置在衬底上。吸收层含有硒元素和锡元素。势垒层设置在吸收层的远离衬底的一侧上。势垒层含有锗元素。该功能模组能够制备效率较高的探测器。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别是涉及一种功能模组及其制备方法和应用。

背景技术

短波红外光探测器在民用、工业、科学等领域有广泛的用途而备受关注，但是目前市场上使用的短波红外探测器主要是InGaAs探测器，它的性能虽然比较好，然而其诸如工艺苛刻等缺点导致这种探测器多用于军事和航空等领域，无法普及民用。具有含锡硒层的探测器(例如：以锌黄锡矿结构的I2-II-IV-VI4型四元硒族化合物半导体Cu₂Cd_xZn_1-xSnSe₄)的生产工艺的要求相对较低，但现有的具有含锡硒层的探测器的效率较低，不能满足实际需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够制备效率较高的探测器的功能模组。

此外，还提供一种功能模组的制备方法及功能模组的应用。

一种功能模组，包括：

衬底；及

吸收层，设置在所述衬底上，所述吸收层含有硒元素和锡元素；及

势垒层，设置在所述吸收层的远离所述衬底的一侧上，所述势垒层含有锗元素。

研究发现，现有的具有含锡硒层的探测器的含锡硒层中容易形成易挥发的SnSe复合物，使得该薄膜表面形成缺陷，造成大量载流子汇聚，增加漏电流，降低器件的效率。上述功能模组通过在含有硒元素和锡元素的吸收层上设置含有锗元素、不易挥发的宽禁带势垒层，以减少吸收层表面缺陷、电荷复合以及Sn和Se化合物挥发，减少漏电流，能够用于制备效率较高的探测器。经试验验证，采用上述功能模组制作的探测器的漏电流为20μA/cm²～80μA/cm²，量子效率为60％～95％(集中在波长为500nm-1600nm)。

在其中一个实施例中，所述势垒层为铜镉锌锗硒薄膜层或者铜锌锗硒薄膜层；

及/或，所述吸收层为铜锌锡硒薄膜层或者铜镉锌锡硒薄膜层；

在其中一个实施例中，所述吸收层的厚度为1.0μm～1.5μm；

及/或，所述势垒层的厚度为90nm～110nm。

在其中一个实施例中，所述功能模组还包括第一电极、缓冲层、第二电极和栅极层，所述第一电极设置在所述衬底及所述吸收层之间，所述缓冲层设置在所述势垒层的远离所述吸收层的一侧上，所述第二电极设置在所述缓冲层的远离所述势垒层的一侧，所述栅极层设置在所述第二电极的远离所述缓冲层的一侧。

一种功能模组的制备方法，包括如下步骤：

采用第一靶材在衬底上形成吸收层，所述第一靶材含有硒元素和锡元素；及

采用第二靶材在所述吸收层的远离所述衬底的一侧上形成势垒层，得到功能模组，所述第二靶材含有锗元素。

在其中一个实施例中，所述第一靶材还含有铜元素及锌元素；所述第二靶材还含有铜元素、锌元素和硒元素；

或者，所述第一靶材还含有铜元素、锌元素及镉元素；所述第二靶材还含有铜元素、锌元素、硒元素及镉元素。

在其中一个实施例中，包括如下步骤：

将所述衬底置于镀膜设备，所述镀膜设备具有铜靶源、镉靶源、锌靶源、锡靶源、硒靶源、锗靶源；