The invention discloses a photoelectric detector and preparation method of graphene / boron doped silicon / silicon quantum dots on the photodetector includes a n type silicon substrate and the top electrode, graphene films, boron doped silicon quantum dots film and bottom electrode; the invention can photoelectric detector of wide spectrum detection, solution in response to the problem of low silicon PIN in traditional infrared detection; the detector with graphene as the active layer and the transparent electrode, eliminate dead layer, enhance the absorption of incident light; boron doped silicon quantum dots film reduces the effect of silicon surface states in the middle, and suppress the reverse saturation current; in reverse bias under the effect of a certain, the photogenerated carriers and silicon lattice collision ionization, obtain higher photoelectric response; the invention adopts the simple preparation process, low cost, has high sensitivity, fast response, internal gain Large, small switch, easy to integrate features.
【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器及制备方法
本专利技术属于光电探测
,涉及光电探测器件结构,尤其涉及一种基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器及制备方法。
技术介绍
光学探测器在化学材料分析、医疗卫生、空间技术等方面具有广泛的应用。光电探测器具有高灵敏度,高光学响应,响应速度快等优点,在高速调制和微弱信号监测方面有重要应用。传统硅基PIN结型探测器件需要热扩散或者离子注入工艺,而且对红外光几乎不吸收,因此红外波段响应随入射光波长的增加而迅速降低甚至为零。因此,需要提高硅光探测器件对长波长红外光的响应。石墨烯是由单层sp2杂化碳原子构成的蜂窝状二维平面晶体薄膜,具有优异的力、热、光、电等性能。与普通金属不同,石墨烯是一种具有透明和柔性的新型二维导电材料。单层石墨烯只吸收2.3%的光,可以作为透明导电薄膜。掺硼硅量子点是通过冷等离子体法制备的。通过在等离子体中加入硼原子的前驱体便可以制备硼掺杂的硅量子点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足,提供一种基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器及制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:一种基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器,包括:n型硅衬底、二氧化硅隔离层、顶电极、石墨烯薄膜、掺硼硅量子点薄膜和底电极;其中,所述n型硅衬底的上表面覆盖二氧化硅隔离层,在二氧化硅隔离层上开有硅窗口,使二氧化硅隔离层成回形结构,在二氧化硅隔离层的上表面覆盖顶电极,顶电极的边界小于二氧化硅隔离层的边界(顶电极的内边界小于二氧化硅隔离层的内边界,顶电极的外边界小于二氧化硅隔离层的外边界),在 ...
【技术保护点】
一种基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器,其特征在于,包括:n型硅衬底(1)、二氧化硅隔离层(2)、顶电极(3)、石墨烯薄膜(4)、掺硼硅量子点薄膜(5)和底电极(6);其中,所述n型硅衬底(1)的上表面覆盖二氧化硅隔离层(2),在二氧化硅隔离层(2)上开有硅窗口,使二氧化硅隔离层(2)成回形结构,在二氧化硅隔离层(2)的上表面覆盖顶电极(3),顶电极(3)的边界小于二氧化硅隔离层(2)的边界,在硅窗口与n型硅衬底(1)交界处覆盖掺硼硅量子点薄膜(5);在顶电极(3)的上表面覆盖边界小于顶电极(3)的石墨烯薄膜(4),石墨烯薄膜(4)的中心部位接触掺硼硅量子点薄膜(5);在n型硅衬底(1)下表面设置底电极(6)。
【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器,其特征在于,包括:n型硅衬底(1)、二氧化硅隔离层(2)、顶电极(3)、石墨烯薄膜(4)、掺硼硅量子点薄膜(5)和底电极(6);其中,所述n型硅衬底(1)的上表面覆盖二氧化硅隔离层(2),在二氧化硅隔离层(2)上开有硅窗口,使二氧化硅隔离层(2)成回形结构,在二氧化硅隔离层(2)的上表面覆盖顶电极(3),顶电极(3)的边界小于二氧化硅隔离层(2)的边界,在硅窗口与n型硅衬底(1)交界处覆盖掺硼硅量子点薄膜(5);在顶电极(3)的上表面覆盖边界小于顶电极(3)的石墨烯薄膜(4),石墨烯薄膜(4)的中心部位接触掺硼硅量子点薄膜(5);在n型硅衬底(1)下表面设置底电极(6)。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器,其特征在于,所述的二氧化硅隔离层(2)厚度为300nm。3.根据权利要求1所述的基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器,其特征在于,所述的顶电极(3)是金属薄膜电极,材料为铬金合金。4.根据权利要求1所述的基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器,其特征在于,所述的底电极(6)是金属薄膜电极,材料为镓铟合金。5.根据权利要求1所述的基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器,其特征在于,所述的掺硼硅量子点薄膜(5)厚度为30-40nm。6.根据权利要求1所述的基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器,其特征在于,所述的掺硼硅量子点薄膜(5)是通过冷等离子体法制备的,通过在等离子体中加入硼原子的前驱体制备硼掺杂的硅量子点,硼原子的前驱体为乙硼烷(B2H6)。掺硼硅量子点在可见光近红外乃至中红外都有吸收,尤其是中红外有较强的吸收峰,存在局部等离子激元效应(LSPR)。7.一种制备如权利要求1所述的基于石墨烯/掺硼硅量子点/硅的光电探测器的方法,其...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐杨,刘雪梅,马玲玲,皮孝东,仇晓东,杜思超,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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