基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件及其制备方法，包括以下步骤：选取Si衬底；在Si衬底上表面生长绝缘层；在绝缘层表面制备MoSe2材料形成导通层；在导通层表面溅射Au材料形成叉指电极层；在叉指电极层上生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层，从而形成所述基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件。利用CH3NH3PbI3材料和MoSe2材料的特性来制备光敏器件，使其具有高光灵敏度、高电子迁移率的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件及其制备方法
本专利技术涉及集成电路
，具体涉及一种基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件及其制备方法。
技术介绍
随着人工智能的蓬勃发展，微电子技术越来越重要。尤其随着万物互联、大数据、云计算等概念的提出，各种新型器件愈发重要，因此对光敏器件的需求也日益增长。半导体光敏器件是基于半导体光电效应的光电转换传感器，又称光电敏感器。采用光、电技术能实现无接触、远距离、快速和精确测量，常用来间接测量能转换成光量的其他物理或化学量。然而，传统的光敏器件功耗较高且光学敏感性有限，并不能满足人们对高性能探测器的需求。因此，如何改善现有器件的性能，使之具有高灵敏度、高电子迁移率就变得很有必要。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件的制备方法，包括以下步骤：S1、选取Si衬底；S2、在所述Si衬底上表面生长绝缘层；S3、在所述绝缘层表面制备MoSe2材料形成导通层；S4、在所述导通层表面溅射Au材料形成叉指电极层；S5、在所述叉指电极层上生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层，从而形成所述基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件。在本专利技术的一个实施例中，所述Si衬底的掺杂浓度为1×1019cm-3～1×1021cm-3、厚度为400～500μm。在本专利技术的一个实施例中，所述绝缘层为利用热氧化工艺在所述Si衬底上表面生长厚度为300～400nm的SiO2材料形成。在本专利技术的一个实施例中，所述S3包括：S31、采用射频磁控溅射技术将MoSe2转移到所述绝缘层表面，其中，射频磁控溅射条件为射频功率为50W，直流电压为225V，衬底温度为400℃，压力室压力为5mTorr；S32、在800℃下退火30～40min，形成导通层。在本专利技术的一个实施例中，所述S4包括：S41、采用掩膜版，利用磁控溅射工艺在所述光吸收层表面磁控溅射Au材料，其中，溅射靶材选用质量比纯度>99.99％的Au；S42、以氩气作为溅射气体通入溅射腔，所述氩气质量百分比纯度为99.999％；S43、在真空度为4.0×10-4Pa、氩气流量为20cm3/秒、溅射靶材基距为10cm和工作电流为1A的条件下，制备形成叉指电极层。在本专利技术的一个实施例中，所述S5包括：S51、将PbI2和CH3NH3I依次加入二甲基亚砜与γ-羟基丁酸内酯的混合溶液，其中，二甲基亚砜与γ-羟基丁酸内酯的体积配比为3:7，搅拌并静置后形成CH3NH3PbI3溶液；S52、利用单一涂抹工艺在所述叉指电极层表面旋涂所述CH3NH3PbI3溶液形成光吸收层。在本专利技术的一个实施例中，所述S51包括：S511、将1:1的PbI2和CH3NH3I先后加入二甲基亚砜与γ-羟基丁酸内酯的混合溶液中得到PbI2和CH3NH3I的混合溶液；S512、将所述混合溶液在80℃温度下搅拌100～120分钟，得到搅拌后的溶液；S513、将所述搅拌后的溶液在80℃温度下静置60～70分钟，得到所述CH3NH3PbI3溶液。在本专利技术的一个实施例中，所述S52包括：S521、利用单一涂抹工艺，在所述叉指电极层表面将所述CH3NH3PbI3溶液以2000rmp的速率旋转涂抹30～40秒；S522、在90℃温度下退火60～70分钟，形成所述光吸收层。在本专利技术的一个实施例中，一种基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件，包括Si衬底、绝缘层、导通层、叉指电极层、光吸收层；其中，所述基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件由上述实施例所述的方法制备形成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、由于本专利技术基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件在表面叉指电极层上具有CH3NH3PbI3材料形成的光吸收层，CH3NH3PbI3材料具有优秀的半导体特性以及很高的光吸收系数，因此具有高的光灵敏度特点。2、由于本专利技术基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件具有MoSe2导通层，过渡金属硫族化合物具有优秀的半导体性能及高电子迁移率，因此可以有效的提高光照电流。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件的制备方法流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件的截面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种掩膜版的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件的制备方法流程示意图。该制备方法具体包括以下步骤：S1、选取Si衬底；S2、在所述Si衬底上表面生长绝缘层；S3、在所述绝缘层表面制备MoSe2材料形成导通层；S4、在所述导通层表面溅射Au材料形成叉指电极层；S5、在所述叉指电极层上生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层，从而形成所述基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件。其中，S3可以包括：S31、采用射频磁控溅射技术将MoSe2转移到所述绝缘层表面，其中，射频磁控溅射条件为射频功率为50W，直流电压为225V，衬底温度为400℃，压力室压力为5mTorr；S32、在800℃下退火30～40min，形成导通层。另外，S4可以包括：S41、采用掩膜版，利用磁控溅射工艺在所述光吸收层表面磁控溅射Au材料，其中，溅射靶材选用质量比纯度>99.99％的Au；S42、以氩气作为溅射气体通入溅射腔，所述氩气质量百分比纯度为99.999％；S43、在真空度为4.0×10-4Pa、氩气流量为20cm3/秒、溅射靶材基距为10cm和工作电流为1A的条件下，制备形成叉指电极层。其中，掩膜版线宽30um。另外，S5可以包括：S51、将PbI2和CH3NH3I依次加入二甲基亚砜与γ-羟基丁酸内酯的混合溶液，搅拌并静置后形成CH3NH3PbI3溶液；S52、利用单一涂抹工艺在所述叉指电极层表面旋涂所述CH3NH3PbI3溶液形成光吸收层。进一步，S51可以包括：S511、将1:1的PbI2和CH3NH3I先后加入二甲基亚砜与γ-羟基丁酸内酯的混合溶液中得到PbI2和CH3NH3I的混合溶液；S512、将所述混合溶液在80℃温度下搅拌100～120分钟，得到搅拌后的溶液；S513、将所述搅拌后的溶液在80℃温度下静置60～70分钟，得到所述CH3NH3PbI3溶液。进一步，S52可以包括：S521、利用单一涂抹工艺，在所述叉指电极层表面将所述CH3NH3PbI3溶液以2000rmp的速率旋转涂抹30～40秒；S522、在90℃温度下退火60～70分钟，形成所述光吸收层。在本实施例中，通过在介质层表面生长MoSe2材料形成导通层，可以有效提高光照电流，通过在叉指电极层上生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选取Si衬底；S2、在所述Si衬底上表面生长绝缘层；S3、在所述绝缘层表面制备MoSe2材料形成导通层；S4、在所述导通层表面溅射Au材料形成叉指电极层；S5、在所述叉指电极层上生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层，从而形成所述基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件。

【技术特征摘要】
1.一种基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选取Si衬底；S2、在所述Si衬底上表面生长绝缘层；S3、在所述绝缘层表面制备MoSe2材料形成导通层；S4、在所述导通层表面溅射Au材料形成叉指电极层；S5、在所述叉指电极层上生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层，从而形成所述基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件。2.根据权利要求1所述的基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件的制备方法，其特征在于，所述Si衬底的掺杂浓度为1×1019cm-3～1×1021cm-3、厚度为400～500μm。3.根据权利要求1所述的基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件的制备方法，其特征在于，所述绝缘层为利用热氧化工艺在所述Si衬底上表面生长厚度为300～400nm的SiO2材料形成。4.根据权利要求1所述的基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件的制备方法，其特征在于，所述S3包括：S31、采用射频磁控溅射技术将MoSe2转移到所述绝缘层表面，其中，射频磁控溅射条件为射频功率为50W，直流电压为225V，衬底温度为400℃，压力室压力为5mTorr；S32、在800℃下退火30～40min，形成导通层。5.根据权利要求1所述的基于CH3NH3PbI3和MoSe2材料的光敏器件的制备方法，其特征在于，所述S4包括：S41、采用掩膜版，利用磁控溅射工艺在所述光吸收层表面磁控溅射Au材料，其中，溅射靶材选用质量比纯度>99.99％的Au；S42、以氩...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾仁需，李欢，汪钰成，庞体强，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61