[发明专利]一种晶体管型光电探测器及其制备方法

说明书

本申请涉及一种晶体管型光电探测器及其制备方法，包括依次层叠设置的栅电极、栅绝缘层、传输沟道层、电子传输层、光吸收层和源漏电极；所述传输沟道层包括锡锌氧化物；所述光吸收层为银锑硫薄膜。本申请晶体管型光电探测器以锡锌氧化物作传输沟道，银锑硫薄膜作光吸收层，锡锌氧化物的高载流子迁移率与银锑硫薄膜的高吸光能力和可调控的吸光范围有效地结合，结合了场效应晶体管可栅压调控、高增益、易于集成的特点以及银锑硫薄膜吸收系数大，吸收范围广、吸收带隙易于调控的优点，具有高的光灵敏度、低噪声电流和高的比探测率，可探测光波长范围广、探测性能优异，在光电探测领域具有极大的应用潜力。

技术领域

本申请涉及光电器件技术领域，特别涉及一种晶体管型光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电导型和光电二极管型探测器由于相对较低的光学增益严重限制了其在高灵敏光电探测器上的应用。相比之下，光电晶体管型探测器具有可通过栅极电压调控、高增益、工作电压范围大、易于与CMOS集成电路兼容等优点而得到广泛应用。

然而大多数被用于场效应晶体管中作为沟道传输层的半导体材料，其载流子迁移率和光吸收能力很难达到平衡。这主要是因为迁移率高的材料往往光吸收率和吸光范围会受限，而吸光能力强的材料载流子迁移率较低。

因此，如何使场效应晶体管型光电探测器同时保持较高载流子迁移率和高吸光性能对于制备高性能光电探测器具有良好的市场前景。

发明内容

本申请实施例提供一种晶体管型光电探测器及其制备方法，以解决相关技术中场效应晶体管型光电探测器无法同时兼顾载流子迁移率和光吸收能力的问题。

第一方面，本申请提供了一种晶体管型光电探测器，包括依次层叠设置的栅电极、栅绝缘层、传输沟道层、电子传输层、光吸收层和源漏电极；

所述传输沟道层包括锡锌氧化物；

所述光吸收层为银锑硫薄膜。

一些实施例中，所述银锑硫薄膜由三元硫属化合物构成，所述三元硫属化合物为Ag_xSbS₂，其中，0.1≤x≤1。

一些实施例中，所述栅绝缘层包括SiO₂薄膜层、Ta₂O₅薄膜层或者Al₂O₃薄膜层中的至少一种。

一些实施例中，所述电子传输层的材质包括C60、C70或者CdS中的一种。

一些实施例中，所述源漏电极采用银电极、铜电极或者铝电极。

一些实施例中，所述栅绝缘层的厚度为50～300nm；

和/或所述传输沟道层的厚度为5～100nm；

和/或所述电子传输层的厚度为5～30nm；

和/或所述光吸收层的厚度为小于250nm；

和/或所述源漏电极的厚度为50～200nm。

第二方面，本申请提供了所述的晶体管型光电探测器的制备方法，包括如下步骤：

在栅电极上沉积栅绝缘层；

将包括锌源和锡源的锡锌溶液旋涂至栅绝缘层表面，得到传输沟道层；

在传输沟道层表面沉积电子传输层；

将银源、锑源和硫源加入溶剂中得到银锑硫前驱体溶液；

将所述银锑硫前驱体溶液旋涂至电子传输层表面，在150～400℃温度中退火，制得银锑硫薄膜；

在所述银锑硫薄膜上沉积源漏电极，得到所述晶体管型光电探测器。