光电探测器制造技术

本申请提供一种光电探测器。所述光电探测器包括衬底、形成于所述衬底上的第一电极层、形成于所述第一电极层上的具有第一导电类型的光吸收层、形成于所述光吸收层上的隧穿结层、形成于所述隧穿结层上的具有第二导电类型的半导体层及形成于所述半导体层上的透明的第二电极层。其中，所述隧穿结层的材料为硫化镁与硫化锌的混合物。本申请提供的光电探测器，可提高光电探测器膜结构的阻抗，有效降低光电探测器的暗电流，并可使得隧穿结在反向偏压下具有极好的光电倍增效应，提高光电探测器的灵敏度。

Photodetector

【技术实现步骤摘要】
光电探测器
本申请涉及半导体
，特别涉及一种光电探测器。
技术介绍
铜铟镓硒(CIGS)材料因具有较高的光吸收率及较高的量子效率，可应用在光电探测器件中，使光电探测器件达到更好的光电转化效果。但是，采用铜铟镓硒的光电探测器由于各膜层的阻值均较小，导致光电探测器的暗电流较大，影响光电探测器的性能。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种光电探测器，所述光电探测器包括：衬底；形成于所述衬底上的第一电极层；形成于所述第一电极层上的具有第一导电类型的光吸收层；形成于所述光吸收层上的隧穿结层，所述隧穿结层的材料为硫化镁与硫化锌的混合物；形成于所述隧穿结层上的具有第二导电类型的半导体层；形成于所述半导体层上的透明的第二电极层。在本申请的一个实施例中，所述隧穿结层中，硫化镁与硫化锌的物质的量比值的范围为0.1～0.5：0.5～0.9。在本申请的一个实施例中，所述隧穿结层中，硫化镁与硫化锌的物质的量比值的范围为0.25：0.75。在本申请的一个实施例中，所述隧穿结层40的厚度为100nm～2000nm。在本申请的一个实施例中，所述第一导电类型为p型，所述第二导电类型为n型；所述光吸收层的材料为铜铟镓硒。在本申请的一个实施例中，所述光吸收层的厚度为0.5μm～3μm。在本申请的一个实施例中，所述光电探测器还包括形成于所述光吸收层与所述隧穿结层之间的缓冲层；所述缓冲层的厚度为30nm～100nm。在本申请的一个实施例中，所述半导体层的厚度为30nm～100nm。在本申请的一个实施例中，所述第一电极层的厚度为0.5μm～2μm。在本申请的一个实施例中，所述第二电极层的厚度为200nm～700nm。本申请实施例所达到的主要技术效果是：本申请实施例提供的光电探测器，其隧穿结层的材料为硫化镁与硫化锌的混合物，可使得隧穿结层的阻值较高，提高光电探测器膜结构的阻抗，从而有效降低光电探测器的暗电流；此外隧穿结的材料为硫化镁与硫化锌的混合物，也可使得隧穿结在反向偏压下具有极好的光电倍增效应，可提高光电探测器的灵敏度，提升光电探测器的性能。附图说明图1是本申请一示例性实施例提供的光电探测器的结构示意图；图2是本申请一示例性实施例提供的光电探测器的制备方法的流程图。具体实施例这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本申请相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。下面结合附图，对本申请实施例提供的光电探测器进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本申请实施例中，为描述方便，将由衬底指向第一电极层的方向定义为上，将由第一电极层指向衬底的方向定义为下，以此确定出上下方向。容易理解，不同的方向定义方式并不会影响工艺的实质操作内容以及产品的实际形态。本申请实施例提供了一种光电探测器。参见图1，本申请实施例提供的光电探测器100包括衬底10、第一电极层20、光吸收层30、隧穿结层40、半导体层50及第二电极层60。其中，所述第一电极层20形成于所述衬底10上。所述光吸收层30形成于所述第一电极层20上，所述光吸收层30具有第一导电类型。所述隧穿结层40形成于所述光吸收层30上，所述隧穿结层40的材料为硫化镁与硫化锌的混合物。所述半导体层50形成于所述隧穿结层40上，所述半导体层50具有第二导电类型。所述第二电极层60形成于所述半导体层50上。本申请实施例提供的光电探测器100，隧穿结层40的材料为硫化镁与硫化锌的混合物，可使得隧穿结层40的阻值较高，提高光电探测器100膜结构的阻抗，从而有效降低光电探测器100的暗电流；此外隧穿结40的材料为硫化镁与硫化锌的混合物，也可使得隧穿结40在反向偏压下具有极好的光电倍增效应，可提高光电探测器的灵敏度，提升光电探测器的性能。本申请实施例提供的光电探测器100，第一电极层20与第二电极层60中的其中一个接外加电压的正极，另一个接外加电压的负极，从而产生电场。光线从光电探测器100的第二电极层60入射，经过光吸收层30被吸收并产生光生载流子(电子和空穴)，在反向电场的作用下，载流子发生传输，使反向电流增大。光的强度越大，反向电流也越大。在一个实施例中，衬底10可以是玻璃衬底，衬底10的材料例如可以是钠钙玻璃。当然，在其他实施例中，衬底10也可采用其他材料，例如蓝宝石等。在一个实施例中，第一电极层20的材料可以是金属钼。金属钼的导电性较好，从而可外接电场的电极来提供电场。在其他实施例中，第一电极层20也可以采用其他导电性良好的材料。在一个实施例中，第一电极层20的厚度为0.5μm～2μm。第一电极层20的厚度在该范围内时，既可避免第一电极层20的厚度太小，而使得第一电极层20的电阻太大，进而导致无法产生足够大的电场，影响光电探测器的正常工作；也可避免第一电极层20的厚度太大，而使得第一电极层20对衬底10的应力过大，进而导致衬底10发生弯曲。第一电极层20的厚度例如可以为0.5μm、0.7μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm、1.4μm、1.6μm、1.8μm、2μm等。在一个实施例中，所述第一导电类型为p型，所述第二导电类型为n型。也即是，光吸收层30为p型光吸收层，半导体层为n型半导体层。光吸收层30与半导体层50形成PN结。在一个实施例中，所述光吸收层30的材料为铜铟镓硒。铜铟镓硒材料是直接带隙半导体材料，其禁带宽度可在1.04eV～1.67eV内连续调整，具有较高的光吸收率及较高的量子效率。铜铟镓硒材料作为光吸收层30应用在光电探测器100中，可使光电探测器件达到更好的光电转化效果，有助于提高光电探测器100的灵敏度。在一个实施例中，所述光吸收层30的材料为铜铟镓硒时，所述光吸收层30的厚度为0.5μm～3μm。光吸收层30的厚度在该范围内时，既可避免光吸收层30的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括：/n衬底；/n形成于所述衬底上的第一电极层；/n形成于所述第一电极层上的具有第一导电类型的光吸收层；/n形成于所述光吸收层上的隧穿结层，所述隧穿结层的材料为硫化镁与硫化锌的混合物；/n形成于所述隧穿结层上的具有第二导电类型的半导体层；/n形成于所述半导体层上的透明的第二电极层。/n

【技术特征摘要】
1.一种光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括：
衬底；
形成于所述衬底上的第一电极层；
形成于所述第一电极层上的具有第一导电类型的光吸收层；
形成于所述光吸收层上的隧穿结层，所述隧穿结层的材料为硫化镁与硫化锌的混合物；
形成于所述隧穿结层上的具有第二导电类型的半导体层；
形成于所述半导体层上的透明的第二电极层。


2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述隧穿结层中，硫化镁与硫化锌的物质的量比值的范围为0.1～0.5：0.5～0.9。


3.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，所述隧穿结层中，硫化镁与硫化锌的物质的量比值的范围为0.25：0.75。


4.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述隧穿结层40的厚度为100nm～2000nm。

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建华，关峰，高宇鹏，袁广才，王忠国，徐国良，王政焱，陈明，杨春雷，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11