[发明专利]光电探测器及其制作方法

说明书

提供了一种光电探测器及其制作方法，所述光电探测器包括由MXene材料层和AlGaN材料层形成的MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结。与传统的异质结相比，MXene材料具有较高的透光率、金属导电性以及可调的功函数，所形成的范德瓦尔斯异质结不受晶格匹配的限制，缺陷极少，能够极大地提升界面质量，因此，基于所述MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结形成的光电探测器，不仅有利于提高光电探测器的光吸收效率和光生电流的传输效率，提高光响应度，还能有效地降低光电探测器的制造成本，为光电探测器的规模化应用提供新的契机。此外，所述光电探测器的制作方法缩减了工艺步骤，制作方法简单。

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，具有地讲，涉及一种光电探测器及其制作方法。

背景技术

光电探测技术在医疗、净水、环境监测和加密通讯等领域有广泛的应用，是继红外和激光探测技术之后的又一项新型的军民两用探测技术，在环境监测、火焰检测、地质检测、空间通信、火灾预警和电子对抗等领域具有不可替代的优势。

III族氮化物GaN、AlN和InN及其多元合金材料的带隙几乎涵盖了可见光到紫外的全部波段。AlGaN材料相较于传统的Si基材料具有更强的抗辐照性能，在极端的物理和化学环境中也具有良好的稳定性，在航空航天探测器领域具有极大的应用潜力。此外AlGaN材料还具有高电子饱和漂移速率、高击穿电场、高热导率以及高抗辐射能力等优良的特性，是一种优良的光电材料。近年来AlGaN探测器发展迅猛，其中，光电导型AlGaN探测器具有结构简单，内部增益高等特点，但是其显影速度慢、暗电流高和长波假信号等缺点，限制了其在直流、高速器件领域的应用。肖特基型AlGaN探测器具有平滑的响应率，其位于半导体表面的空间电荷区抑制了在p-n和p-i-n器件中观察到的短波量子效率降低的现象，使器件的响应率不依赖入射光强和温度，这是肖特基型AlGaN探测器的一大优势。

尽管肖特基型AlGaN探测器有很多优点，然而其肖特基异质结的光吸收效率受到阳极材料的限制，即传统肖特基异质结中作为阳极的金属(通常例如Au，Ag，Cu和Pt)薄层透光率很低，不利于探测器的光吸收，限制了探测器光响应度的提高。另外，常用的金属电极与AlGaN材料的功函数难以匹配，并且在金属的沉积过程中，金属与半导体界面间会产生明显的晶格畸变和界面键合紊乱，导致探测器的内量子效率降低。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种光电探测器及其制作方法。

根据本发明的实施例的一方面提供的光电探测器，所述光电探测器包括由MXene材料层和AlGaN材料层形成的MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结。

在上述实施例的一方面提供的光电探测器的一个示例中，所述光电探测器还包括：基底、N型半导体材料层、第一电极以及第二电极；

其中，所述N型半导体材料层设置于所述基底上，所述AlGaN材料层覆盖于所述N型半导体材料层上，所述MXene材料层设置于所述AlGaN材料层上，所述第一电极与所述MXene材料层接触，所述第二电极与所述N型半导体材料层接触。

在上述实施例的一方面提供的光电探测器的一个示例中，所述光电探测器还包括：绝缘层，所述绝缘层设置于所述AlGaN材料层上，并且所述绝缘层围绕所述MXene材料层，所述第一电极设置于所述绝缘层上，并延伸到所述MXene材料层上以与所述MXene材料层接触。

在上述实施例的一方面提供的光电探测器的一个示例中，所述AlGaN材料层的部分和所述N型半导体材料层的部分被去除，以使所述N型半导体材料层被暴露，所述第二电极设置于暴露出的所述N型半导体材料层上。

根据本发明的实施例的另一方面提供的光电探测器的制作方法，其包括：利用MXene材料层和AlGaN材料层形成所述光电探测器的MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结。