[发明专利]一种基于In2

说明书

本发明属于光探测技术领域，具体涉及一种自驱动光电探测器，该自驱动光电探测器，由上至下依次包括金属In点电极、金属Pd前电极、In₂S₃纳米片薄膜层、Si单晶基底和金属In背电极。In₂S₃纳米片薄膜层是水热法、氩气退火处理等方法制备的。测试结果显示，所制备薄膜器件表现出良好的自驱动光探测性能，具有性能稳定等优点。

技术领域

本发明属于光探测技术领域，具体涉及一种自驱动光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器是指一种能将光信号转变为电信号的电子器件。光电探测器已被广泛地应用于生物成像、无损检测、通讯、环境监测等领域。但是目前报道的大部分光电探测器需要电源驱动，这严重阻碍了光电探测器在实际生活中的应用。[Small,2017,13(45):1701687] 因此，开发自驱动光电探测器具有重要的意义。

硫化铟(In₂S₃)是一种高效的可见光吸收材料，具有良好的光吸收系数、光电灵敏度、较快的载流子迁移率、合适的带隙、良好的稳定性及低毒性等优点在光转换领域得到了广泛的研究。为了充分利用这些特性，并进一步扩展现有的短板，如低量子效率，各种基于In₂S₃的功能纳米结构，如纳米颗粒，纳米管，纳米片，纳米花等已被开发。为了提高其陷光能力，优化光电探测器的性能，具有优异光吸收特性的In₂S₃纳米片材料受到越来越多的关注。[Advanced Energy Materials,2020,10(18).]但现阶段在Si基底上制备In₂S₃纳米片多采用化学气相沉积(CVD)方法，但利用CVD技术制备的In₂S₃纳米片存在制备面积小等缺点，不利于其在光电探测器领域的利用；[Advanced Functional Materials,2017,27(36):1-9.]而采用水热法生长In₂S₃纳米片阵列，可以实现对器件尺寸的调控，进一步提高器件对光的吸收能力。另外，In₂S₃纳米片阵列与Si接触将形成异质结，异质结的存在将促进光生载流子的分离，增大载流子的迁移率，减少电子和空穴的传输时间，提高其响应时间，[MaterialsHorizons,2020,7.]因此可以进一步提高光电探测器的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于In₂S₃纳米片阵列/Si金字塔阵列异质结的自驱动光电探测器及其制备方法，可以解决目前对In₂S₃基光电探测器的研究匮乏问题。

本发明为实现上述目的所要解决的技术问题是，通过湿法刻蚀、水热法、氩气退火处理等方法，提高光电探测器的性能；即通过湿法刻蚀先对硅基底进行刻蚀，然后利用水热法和氢气退火处理方法在硅基底表面制备In₂S₃纳米片阵列薄膜层，以获得具有优异性能的自驱动光电探测器。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种基于In₂S₃纳米片阵列/Si金字塔阵列异质结的自驱动光电探测器，其特征在于，为层状结构，由上至下依次包括金属In点电极、金属Pd前电极、In₂S₃纳米片薄膜层、金字塔状Si基底和金属In背电极；其中：

优选的，所述Si单晶基底是单面抛光，晶面取向为(100)面，导电类型为p型，电阻率为0.1～1欧姆·厘米；

一种基于In₂S₃纳米片/Si金字塔阵列异质结的自驱动光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

(1)选取Si基底，对其进行清洗；