[发明专利]一种基于异质结的自驱动宽光谱光电探测器及制备方法

说明书

本申请涉及一种基于异质结的自驱动宽光谱光电探测器及制备方法，衬底上形成有波导；异质结包括碲化锑薄膜和石墨烯薄膜，碲化锑薄膜设于波导上，石墨烯薄膜设于碲化锑薄膜上；电极设于异质结上。本申请集成了波导与碲化锑薄膜Sbsubgt;2/subgt;Tesubgt;3/subgt;/石墨烯薄膜Graphene异质结，石墨烯的高载流子迁移率保证了载流子的快速抽出，石墨烯的高电导率降低了器件的电阻。光源是沿着波导传播的，整个波导都有光传输，扩大了有源区面积，有源区就能产生更多的光生载流子，光生载流子的收集路径与光沿波导传输的方向相垂直，这就可以通过增加碲化锑薄膜Sbsubgt;2/subgt;Tesubgt;3/subgt;的长度，增加探测器的光响应度，此外光传输通过波导可以减少光损耗。本申请克服了传统材料灵敏度和探测率低的问题。

技术领域

本申请涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种基于异质结的自驱动宽光谱光电探测器及制备方法。

背景技术

自驱动器件在低功耗，高性能计算等方面提供强大支撑，宽光谱光电探测器满足了人们对不同场景的应用需求。

然而，一些相关技术中因受光源尺寸限制，有源区接受光照面积只能小于光源面积，导致光生载流子较少，降低了探测器的响应度，进而降低了探测率。

发明内容

本申请实施例提供一种基于异质结的自驱动宽光谱光电探测器及制备方法，以解决相关技术中器件灵敏度和探测率低的问题。

第一方面，提供了一种基于异质结的自驱动宽光谱光电探测器，其包括：

衬底，所述衬底上形成有波导；

异质结，所述异质结包括碲化锑薄膜和石墨烯薄膜，所述碲化锑薄膜设于所述波导上，所述石墨烯薄膜设于所述碲化锑薄膜上；

电极，所述电极设于所述异质结上。

一些实施例中，所述碲化锑薄膜厚度为5nm～10um。

一些实施例中，所述波导的两侧还设有绝缘层，所述绝缘层设于所述衬底上，所述碲化锑薄膜还覆盖于所述绝缘层上。

一些实施例中，所述波导为脊型波导，且长度延伸方向与所述碲化锑薄膜的长度延伸方向垂直。

一些实施例中，所述波导采用Si、Si₃N₄、AlN其中一种或多种。

一些实施例中，所述电极有两个，其中一个位于所述碲化锑薄膜上，另一个位于所述石墨烯薄膜上。

一些实施例中，所述电极采用Ag、Au、C、Cu、Ti、In其中一种或多种。

一些实施例中，所述衬底采用SiO₂/Si、蓝宝石、云母片、聚二甲基硅氧烷PDMS或者石英玻璃。

第二方面，提供了一种如上任一所述的基于异质结的自驱动宽光谱光电探测器的制备方法，其包括如下步骤：

在衬底上制作波导；

在所述波导上制作碲化锑薄膜和石墨烯薄膜，以形成异质结；

在所述异质结上制作电极。

一些实施例中，在衬底上，采用微纳加工工艺、紫外光刻和/或刻蚀方式制作波导；

和/或，通过MOCVD生长方式生长碲化锑薄膜，温度为50℃～200℃，时间为10min～60min；

和/或，通过CVD生长单层石墨烯薄膜，然后用pdms转移法，转移到碲化锑薄膜上；

和/或，通过紫外光刻和蒸镀方式，制作电极。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：