一种基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容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Y2O3材料的MOS电容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Y2O3材料形成栅介质层；在栅介质层上表面生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层；在光吸收层上表面溅射Au材料形成第一电极；在Si衬底下表面溅射Al材料形成第二电极，从而形成基于CH3NH3PbI3材料和Y2O3材料的MOS电容光敏器件。利用CH3NH3PbI3材料作为光吸收层和Y2O3材料作为栅介质层来制备光敏器件，对改善现有光敏器件的性能具有很大的作用，本发明专利技术的光敏器件具有低功耗、高灵敏度的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容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Y2O3材料的MOS电容光敏器件及其制备方法。
技术介绍
随着电子信息技术的急速发展，以半导体材料为核心的集成电路对国民经济的发展提供了巨大的驱动力。尤其是微电子工艺技术的不断提升、大数据、云计算等新概念的提出，各种新型器件在社会中的角色也越来越重要，特别是人们对光敏器件的需求不断地在提升。然而，传统的光敏器件不仅具有较差的光敏感性而且还伴随着较高的功耗，并不能满足MOS器件不断缩小的发展趋势。因此，如何改善现有光敏器件的性能就变得很有必要。
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Y2O3材料的MOS电容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Y2O3材料的MOS电容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Y2O3材料形成栅介质层；S3、在所述栅介质层上表面生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层；S4、在所述光吸收层上表面溅射Au材料形成第一电极；S5、在所述Si衬底下表面溅射Al材料形成第二电极，从而形成所述基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容光敏器件。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S2包括：S21、利用磁控溅射的方法在所述Si衬底上表面生长厚度为200～250nm的Y2O3材料形成所述栅介质层，其中，溅射靶材选用质量比纯度>99.99％的陶瓷靶材Y2O3；S22、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％；S23、在真空度为4.5×10-4Pa、氩气流量为25cm3/秒、溅射靶材基距为8cm和射频功率为60W的条件下，制备形成栅介质层。在本专利技术的一个实施例中，所述S3包括：S31、将CH3NH3I和PbI2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，震荡搅拌并静置后形成CH3NH3PbI3溶液；S32、利用单一旋涂工艺在所述栅介质层上表面旋涂所述CH3NH3PbI3溶液，通过90℃温度热退火处理后形成光吸收层。在本专利技术的一个实施例中，所述S31包括：S311、将摩尔质量比为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，得到混合溶液；S312、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；S313、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S32包括：S321、利用单一旋涂工艺，在所述栅介质层上表面将所述CH3NH3PbI3溶液以2000rmp的速率旋转涂抹30～40秒；S322、在90℃温度下热退火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，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>99.995％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大于99.999％；S43、在真空度为4.5×10-4Pa、氩气流量为25cm3/秒、溅射靶材基距为8cm和工作电流为2A的条件下，沉积形成第一电极。在本专利技术的一个实施例中，所述S5包括：S51、采用磁控溅射技术，在所述Si衬底下表面溅射Al材料，其中，溅射靶材选用质量比纯度>99.99％的Al；S52、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％；S53、在真空度为4.5×10-4Pa、氩气流量为25cm3/秒、溅射靶材基距为8cm和工作电流为2A的条件下，制备形成第二电极。在本专利技术的一个实施例中，一种基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容光敏器件，其特征在于，包括：Si衬底、栅介质层、光吸收层、第一电极、第二电极；其中，所述基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容光敏器件由上述实施例所述的方法制备完成。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MOS电容光敏器件在栅介质层表面具有CH3NH3PbI3材料形成的光吸收层，CH3NH3PbI3材料具有优异的电学特性以及很高的光吸收系数，光照时的电流较暗态时的电流增长三个数量级，因此具有低功耗、高灵敏度特点。2、由于本专利技术MOS电容光敏器件具有Y2O3材料形成的栅介质层，应用高K栅介质层材料，使其在暗态条件下几乎不导通，因此在暗态时第一电极与第二电极之间电流极小，在很大程度上减少了栅极漏电电流，具有极低的功耗，从而提高了MOS器件的光敏特性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容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Y2O3材料的MOS电容光敏器件的俯视图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容光敏器件的截面结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种掩膜版的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容光敏器件在暗态和光照下的电流测试对比曲线图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，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Y2O3材料的MOS电容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Y2O3材料形成栅介质层；S3、在所述栅介质层上表面生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层；S4、在所述光吸收层上表面溅射Au材料形成第一电极；S5、在所述Si衬底下表面溅射Al材料形成第二电极，从而形成所述基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容光敏器件。其中，S2可以包括：S21、利用磁控溅射的方法在所述Si衬底上表面生长厚度为200～250nm的Y2O3材料形成所述栅介质层，其中，溅射靶材选用质量比纯度>99.99％的陶瓷靶材Y2O3；S22、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％；S23、在真空度为4.5×10-4Pa、氩气流量为25cm3/秒、溅射靶材基距为8cm和射频功率为60W的条件下，制备形成栅介质层。其中，S3可以包括：S31、将CH3NH3I和PbI2依次加入二甲基亚砜与γ-羟基丁酸内酯的混合溶液，震荡搅拌并静置后形成CH3NH3PbI3溶液；S32、利用单一旋涂工艺在所述栅介质层上表面旋涂所述CH3NH3PbI3溶液，通过90℃温度热退火处理后形成光吸收层。进一步，S31可以包括：S311、将摩尔质量比为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，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容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Y2O3材料形成栅介质层；S3、在所述栅介质层上表面生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层；S4、在所述光吸收层上表面溅射Au材料形成第一电极；S5、在所述Si衬底下表面溅射Al材料形成第二电极，从而形成所述基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容光敏器件。

【技术特征摘要】
1.一种基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容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Y2O3材料形成栅介质层；S3、在所述栅介质层上表面生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层；S4、在所述光吸收层上表面溅射Au材料形成第一电极；S5、在所述Si衬底下表面溅射Al材料形成第二电极，从而形成所述基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容光敏器件。2.根据权利要求1所述的基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容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Y2O3材料的MOS电容光敏器件的制备方法，其特征在于，所述S2包括：S21、利用磁控溅射的方法在所述Si衬底上表面生长厚度为200～250nm的Y2O3材料形成所述栅介质层，其中，溅射靶材选用质量比纯度>99.99％的陶瓷靶材Y2O3；S22、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％；S23、在真空度为4.5×10-4Pa、氩气流量为25cm3/秒、溅射靶材基距为8cm和射频功率为60W的条件下，制备形成栅介质层。4.根据权利要求1所述的基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容光敏器件的制备方法，其特征在于，所述S3包括：S31、将CH3NH3I和PbI2依次加入二甲基亚砜与γ-羟基丁酸内酯的混合溶液，震荡搅拌并静置后形成CH3NH3PbI3溶液；S32、利用单一旋涂工艺在所述栅介质层上表面旋涂所述CH3NH3PbI3溶液，通过90℃温度热退火处理后形成光吸收层。5.根据权利要求4所述的基于CH3NH3PbI3和Y2O3材料的MOS电容光敏器件的制备方法，其特征在于，所述S31包括：S31...

【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