[发明专利]一种硫化锑光电晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种硫化锑光电晶体管，其特征在于，所述光电晶体管自下而上依次包括衬底、吸光PN结和表面金属电极，所述衬底包括重掺杂Si栅极和设于其上的SiO₂层，所述吸光PN结包括N型TiO₂层和设于其上的P型Sb₂S₃吸光层，所述表面金属电极为源、漏金属电极。

2.根据权利要求1所述的一种硫化锑光电晶体管，其特征在于，所述光电晶体管为三端无源器件，三端分别为源极、漏极和栅极，器件的光电响应电流通过栅极电压调控。

3.根据权利要求2所述的一种硫化锑光电晶体管，其特征在于，上表面的源极、漏极施加的工作电压为-5 V ~ 5 V，下表面的栅极施加的工作电压为-20 V ~ 20 V。

4.根据权利要求1所述的一种硫化锑光电晶体管，其特征在于，所述衬底为重掺P型Si/SiO₂片，其中，Si栅极为重掺杂的P型Si，SiO₂层为绝缘介质层，SiO₂层的厚度为50 nm ~ 100nm。

5.根据权利要求1所述的一种硫化锑光电晶体管，其特征在于，所述N型TiO₂层为PN结区中的N型层，厚度为60 nm ~ 120 nm。

6.根据权利要求1所述的一种硫化锑光电晶体管，其特征在于，所述P型Sb₂S₃吸光层为Sb₂S₃薄膜，厚度为200 nm ~ 500 nm。

7.根据权利要求1所述的一种硫化锑光电晶体管，其特征在于，所述源、漏金属电极之间的宽度为50 μm ~ 200 μm，源、漏金属电极的长度为200 μm ~ 2000 μm，源、漏金属电极的厚度为50 nm ~ 150 nm。

8.根据权利要求1所述的一种硫化锑光电晶体管，其特征在于，所述源、漏金属电极的材质为铝、银或金。

9.一种如权利要求1-8任一项所述硫化锑光电晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备衬底：获取Si/SiO₂片，并将其切成设定边长的正方形，分别使用去离子水、丙酮、无水乙醇进行超声清洗，用氮气吹干；

（2）喷涂法制备N型TiO₂层：将原料C₁₆H₂₈O₆Ti与无水乙醇按照体积比为1：9混合并搅拌均匀作为前驱体溶液；采用喷涂法在玻璃衬底上制备TiO₂薄膜，在450 ºC下喷涂6 ~ 12次，然后500 ºC退火30分钟，冷却后获得TiO₂薄膜，厚度为60 nm ~ 120 nm；

（3）真空法制备P型Sb₂S₃吸光层：采用快速热蒸发法在所述TiO₂层上沉积硫化锑薄膜，厚度为200 nm ~ 500 nm；蒸发温度为500 ℃ ~ 600 ℃，时间为20 s ~ 40 s；结晶温度为300 ℃ ~ 350 ℃；

（4）制备源、漏金属电极：采用热蒸发法在所述硫化锑薄膜上制备源、漏金属电极，厚度为50 nm ~ 150 nm，蒸发时的真空度为10^-4 Pa，其电极采用条状掩膜板，电极间距50 μm ~200 μm。