[发明专利]一种光探测器及制备方法

说明书

本发明公开了一种光探测器及制备方法，探测器包括WSe₂薄膜材料、ZnTe薄膜材料、n‑Si基底和金属电极；所述的n‑Si基底上生长WSe₂薄膜，WSe₂薄膜上生长ZnTe薄膜，n‑Si基底、ZnTe薄膜表面分别生长金属电极。本发明制备的光探测器，以n型硅为基底，与集成电路工艺兼容；具有厚度薄、光响应快、可探测黄绿光到近红外波段光的优点。

技术领域

本发明属于器件制备领域，具体涉及一种硅(Si)、硒化钨(WSe₂)、碲化锌(ZnTe)作为光电转换材料的可见光、近红外光区域的光电探测器。

背景技术

光电探测器件是能将入射光信号转变成电信号的器件。可探测不同波长的光辐射，用于成像、工业自动化控制、移动物体的跟踪和控制等领域。

硒化钨(WSe₂)、碲化锌(ZnTe)是P型半导体材料，与n型硅(n-Si)半导体材料可以形成p-n结，由于三者材料的禁带宽度(Eg)分别约为1.3eV(WSe₂)、2.25eV(ZnTe)、1.1eV(Si)，处于可见光和近红外光区域，因此，可以实现可见光与近红外光的探测，探测波长范围约为550-1200nm。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种光探测器及制备方法。

一种光探测器，包括WSe₂薄膜材料、ZnTe薄膜材料、n-Si基底和金属电极；所述的n-Si基底上生长WSe₂薄膜，WSe₂薄膜上生长ZnTe薄膜，n-Si基底、ZnTe薄膜表面分别生长金属电极。

一种光探测器的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1).通过化学气相沉积法在n-Si基底表面生长单原子层至10nm厚度的WSe₂薄膜；

WSe₂固体粉末1～5g，装入石英舟中并放入电炉中的石英管内；石英舟放置在石英管的中间位置；将n-Si基底，用去离子水清洗后氮气吹干，覆盖在石英舟的上面；向石英管中输入载气氩氢混合气，其中氢气的体积含量为5％，载气流量为100sccm；将石英管升温至500～1000℃，升温速率为20～30℃/min；温度升至500～1000℃后保温，保温时间为10～120min；之后将石英管快速冷却到室温，冷却速率为50～100℃/min，然后取出基底，在n-Si基底上获得WS₂薄膜，厚度为单原子层至10nm；

步骤(2).在氩气作为保护气氛下，通过磁控溅射法在步骤(1)产物n-Si/WSe₂薄膜表面沉积ZnTe薄膜，薄膜厚度20-50nm；溅射靶材为ZnTe，通过该步骤，产物为n-Si/WSe₂/ZnTe叠层结构；

步骤(3).在n-Si/WSe₂/ZnTe表面沉积金属电极；

通过热蒸发设备，将金属蒸镀到薄膜表面；其中n-Si表面蒸镀金属铝电极，ZnTe表面通过模板蒸镀金电极；形成Al/n-Si/WSe₂/ZnTe/Au叠层结构；金属电极厚度20-50nm。

作为优选，所述的石英管内径为1英寸。

作为优选，所述的n-Si基底尺寸为2.5～3.5cm×1.5～2.0cm。

作为优选，步骤(1)所述WS₂固体粉末替换为氧化钨和硒。

作为优选，所述磁控溅射为制备薄膜的常用设备。

本发明相对于现有技术具有的效果：本发明制备的光探测器，以n型硅为基底，与集成电路工艺兼容；具有厚度薄、光响应快、可探测黄绿光到近红外波段光的优点。