[发明专利]一种自支撑高增益柔性硅基光电探测器的制备方法

摘要

本发明涉及一种自支撑高增益柔性硅基光电探测器的制备方法，通过化学腐蚀对单晶硅进行减薄使之具有柔韧性，并在柔性单晶硅表面制备具有准周期微锥结构的过饱和掺杂层，以此形成柔性黑硅。再经过退火处理激活黑硅层中的掺杂元素，极大提高了柔性单晶硅的吸收率并拓展了其光谱吸收范围。该柔性硅基光电探测器工作在反偏电压下，吸收光子产生光生电子‑空穴对，在外电场作用下分离，最终被电极收集后形成光电流，从而实现了光探测。本发明具有工艺简单，原材料易获取，易操控等优点，本发明所制备的柔性硅基光电探测器一方面实现了自支撑，另一方面实现了低偏压下高增益及宽谱的特性，并克服了有机柔性光电探测器响应时间较长的缺点。

主权项

1.一种自支撑高增益柔性硅基光电探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：选取单晶硅片，并对所选硅片进行预处理；/n步骤2：采用一定浓度的氢氧化钾(KOH)溶液在加热条件下对单晶硅片进行化学腐蚀以达到减薄的目的，使之具有柔韧性，即所谓的柔性单晶硅；/n步骤3：采取相应工艺对腐蚀后的柔性单晶硅进行清洗；/n步骤4：选取某一厚度的柔性单晶硅，通过飞秒激光在特定气氛中辐照柔性单晶硅表面制备过饱和掺杂层，即获得柔性黑硅；/n步骤5：对制备好的柔性黑硅材料进行退火处理，激活过饱和掺杂黑硅层中的杂质原子，并修复晶格，去除结构缺陷；/n步骤6：在过饱和掺杂黑硅层表面上制备一正面接触电极，电极面积占黑硅层面积的1/9-1/3；/n步骤7：在柔性单晶硅衬底背面制备一背面接触电极，覆盖整个单晶硅衬底背面，至此完成自支撑柔性硅基光电探测器的制备；/n其中所述的高增益柔性硅基光电探测器的响应波段为400nm-1200nm，在-2V偏压下响应度为0.8A/W-63A/W，其中峰值波长出现在840nm-900nm，峰值响应度为63A/W；在-2V偏压下的上升和下降时分别为68μs和172μs。在其中各数学符号的具体含义为：nm：纳米，V：伏特，A/W：安培/瓦特，μs：微秒。/n