[发明专利]量子点中红外光电探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种量子点中红外光电探测器及其制备方法。该制备方法包括：在硅/二氧化硅衬底上生长氧化铟镓锌导电沟道层；在所述氧化铟镓锌导电沟道层的表面制备源电极和漏电极；对所述氧化铟镓锌导电沟道层进行图形化；利用热注入法制备单晶碲化锡胶体量子点；将所述单晶碲化锡胶体量子点旋涂至图形化后的氧化铟镓锌导电沟道层的表面，得到初始器件；对所述初始器件进行退火，获得量子点中红外光电探测器。通过上述方法制备的量子点中红外光电探测器可解决中红外量子点材料的无毒性难题和拓宽量子点探测器的响应波段的问题。

技术领域

本发明涉及纳米材料光电探测技术领域，尤其涉及一种量子点中红外光电探测器及其制备方法。

背景技术

量子点具有带隙可调、独特的光敏和量子效应、可溶液加工等优点，是光电探测器，尤其是非制冷红外探测器的核心竞争材料之一。大多数的量子点器件响应波段只在可见和近红外，难以拓宽至中红外波段。只有碲化汞量子点探测器具有中红外探测性能。但是，由于碲化汞毒性大且不稳定，易降解制约了碲化汞量子点探测器的应用范围以及可靠性。因此，开发无毒稳定的中波量子点探测器是亟需解决的关键问题。

现有的一些无毒稳定的中波量子点探测器的制备方法主要是针对CVD、MBE和PVD法制备的薄膜器件，制备成本高昂。而且，还没有对单晶碲化锡胶体量子点的相关研究，也没有与IGZO相结合的探测器的器件结构。

发明内容

为解决中红外量子点材料的无毒性难题和拓宽量子点探测器的响应波段的问题，本发明提供一种量子点中红外光电探测器及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

本发明提供一种量子点中红外光电探测器的制备方法，包括：

在硅/二氧化硅(Si/SiO₂)衬底上生长氧化铟镓锌(IGZO)导电沟道层；

在所述氧化铟镓锌导电沟道层的表面制备源电极和漏电极；

对所述氧化铟镓锌导电沟道层进行图形化；

利用热注入法制备单晶碲化锡(SnTe)胶体量子点；

将所述单晶碲化锡胶体量子点旋涂至图形化后的氧化铟镓锌导电沟道层的表面，得到初始器件；

对所述初始器件进行退火，获得量子点中红外光电探测器。

根据本发明的一个方面，利用磁控溅射镀膜工艺制备生长氧化铟镓锌薄膜，形成所述氧化铟镓锌导电沟道层，并利用退火工艺使所述氧化铟镓锌导电沟道层的载流子迁移率为9.23m²V^-1s^-1，开关比为5×10⁷，厚度为10～100nm。氧化铟镓锌导电沟道层具有合适的厚度和电导率才能起到最佳的载流子传输作用，通过退火工艺实现IGZO薄膜电导率的可控。

根据本发明的一个方面，所述源电极和所述漏电极制备的过程包括：利用紫外光刻技术进行光刻胶的图形化，并通过热蒸发镀膜工艺蒸镀钛/金(Ti/Au)复合电极薄膜，制备形成所述源电极和所述漏电极。

根据本发明的一个方面，所述氧化铟镓锌导电沟道层的图形化过程包括：利用紫外曝光工艺实现光刻胶图形化，并通过湿法刻蚀工艺对所述氧化铟镓锌导电沟道层进行图形化；

所述图形化的氧化铟镓锌导电沟道层为互不相连的独立单元，且所述独立单元的长/宽尺寸为100/100μm、100/80μm、100/60μm、100/40μm、100/20μm、100/10μm中的任意一种。

根据本发明的一个方面，利用所述热注入法制备单晶碲化锡胶体量子点的过程包括：