光电探测器阵列及其制备方法、光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种光电探测器阵列及其制备方法、光电探测器及其制备方法，光电探测器包括衬底以及依次层叠设置于衬底上的背电极、CIGS吸收层、缓冲层、窗口层及透明电极层，CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.7～1；和/或CIGS吸收层中Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.48～0.52，通过将CIGS材料作为吸收层的材料并通过调节CIGS吸收层中Cu元素和/或Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例来降低光电探测器的暗电流，从而提升光电探测器的性能。本申请的光电探测器阵列通过对整面探测器基片进行刻蚀获得阵列设置的多个光电探测器，相对于整面探测器降低了有效接触面积，进一步提升了光电探测性能。

【技术实现步骤摘要】
光电探测器阵列及其制备方法、光电探测器及其制备方法
本专利技术涉及探测器
，尤其涉及一种光电探测器阵列及其制备方法、光电探测器及其制备方法。
技术介绍
光电探测器用于将光信号转换为电信号，其被广泛的应用于科研、工业、军用等领域。CIGS(铜铟镓硒)材料具有优异的光电性能，CIGS薄膜的带隙在1.02～1.67eV之间变化，同时，在已有的半导体材料中，CIGS材料具有最高的光吸收系数，此外，CIGS材料还具有良好的抗辐照特性以及较好的稳定性，这些优点使CIGS薄膜太阳能电池成为新一代太阳能电池中发展最快、应用前景最好的一类电池。近年来有人开始着眼于将CIGS应用于光电探测器领域，如何提升探测器的性能是本领域有待解决的一个难题。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供一种光电探测器阵列及其制备方法、光电探测器及其制备方法，能够降低光电探测器的暗电流，从而提升整个光电探测器的性能。本专利技术提出的具体技术方案为：一种光电探测器，所述光电探测器包括衬底以及依次层叠设置于所述衬底上的背电极、CIGS吸收层、缓冲层、窗口层及透明电极层，所述CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.7～1；和/或，所述CIGS吸收层中Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.48～0.52。进一步地，所述CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.81。进一步地，所述CIGS吸收层中Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.5。进一步地，所述CIGS吸收层的厚度为1～2μm。进一步地，所述窗口层的材质为本征氧化锌(i-ZnO)，所述窗口层的厚度为50～100nm。进一步地，所述背电极的材质为钼，所述背电极的厚度为600～800nm；和/或，所述缓冲层的材质为CdS，所述缓冲层的厚度为50～80nm；和/或，所述透明电极层的材质为Al掺杂的ZnO，所述透明电极层的厚度为100～300nm。本专利技术还提供了一种光电探测器阵列，所述光电探测器阵列包括呈阵列设置的多个如上任一项所述的光电探测器，多个所述光电探测器共用衬底。本专利技术还提供了一种如上任一项所述的光电探测器的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底，在所述衬底上形成背电极；通过三步共蒸发法在所述背电极上形成CIGS吸收层；在所述CIGS吸收层上依次形成缓冲层、窗口层及透明电极层。进一步地，通过三步共蒸发法在所述背电极上形成CIGS吸收层具体包括：在所述背电极上同时蒸镀In、Ga、Se三种元素，形成第一膜层；在所述第一膜层上同时蒸镀Cu、Se两种元素，形成第二膜层；在所述第二膜层上同时蒸镀In、Ga、Se三种元素，形成所述CIGS吸收层，其中，沉积时间为5～30min，以使得所述CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.7～1；和/或，所述CIGS吸收层中Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.48～0.52。本专利技术还提供了一种光电探测器阵列的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底，在所述衬底上形成背电极；通过三步共蒸发法在所述背电极上形成CIGS吸收层；在所述CIGS吸收层上依次形成缓冲层、窗口层及透明电极层；对所述缓冲层、窗口层及透明电极层进行刻蚀，以形成呈阵列设置的多个如上任一项所述的光电探测器。本申请的光电探测器包括CIGS吸收层，通过将CIGS材料作为吸收层的材料并通过调节CIGS吸收层中Cu元素和/或Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例来降低光电探测器的暗电流，从而提升整个光电探测器的性能。本申请的光电探测器阵列通过对整面探测器基片进行刻蚀获得阵列设置的多个光电探测器，相对于整面探测器降低了探测器的有效接触面积，进一步提升了光电探测性能。附图说明下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其它有益效果显而易见。图1为实施例一中光电探测器的结构示意图；图2为实施例一中光电探测器的暗电流与CIGS吸收层的CGI的变化关系图；图3为实施例一中光电探测器的外量子效率与CIGS吸收层的CGI的变化关系图；图4为实施例一中光电探测器的制备方法流程图；图5a～5e为实施例一中光电探测器阵列的制备方法流程图；图6a为实施例一中光电探测器阵列的单个光电探测器的形貌图；图6b为实施例一中光电探测器阵列的单个光电探测器的高度剖线图；图7a为实施例一中整面探测器基片与光电探测器阵列中单个光电探测器的暗电流密度示意图；图7b为实施例一中光电探测器阵列中不同位置的暗电流密度示意图；图8为实施例二中光电探测器的暗电流与CIGS吸收层的GGI的变化关系图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，相同的标号将始终被用于表示相同的元件。本申请提供的光电探测器包括衬底以及依次层叠设置于衬底上的背电极、CIGS吸收层、缓冲层、窗口层及透明电极层，其中，CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.7～1；和/或，CIGS吸收层中Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.48～0.52。这里所说的“和/或”包括：CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.7～1；CIGS吸收层中Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.48～0.52；CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.7～1且CIGS吸收层中Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.48～0.52这三种方案。本申请通过将CIGS材料作为吸收层的材料并通过调节CIGS吸收层中Cu元素和/或Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例来降低光电探测器的暗电流，从而提升整个光电探测器的性能。下面通过具体实施例对本申请的光电探测器的结构以及光电探测器的制备方法、光电探测器阵列的结构进行详细的描述，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。实施例一参照图1，本实施例提供的光电探测器包括衬底1以及依次层叠设置于衬底1上的背电极2、CIGS吸收层3、缓冲层4、窗口层5及透明电极层6。其中，本实施例的CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.7～1，这里定义CGI表示CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和本文档来自技高网...

【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衬底以及依次层叠设置于所述衬底上的背电极、CIGS吸收层、缓冲层、窗口层及透明电极层，所述CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.7～1；和/或，所述CIGS吸收层中Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.48～0.52。/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以及依次层叠设置于所述衬底上的背电极、CIGS吸收层、缓冲层、窗口层及透明电极层，所述CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.7～1；和/或，所述CIGS吸收层中Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.48～0.52。


2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述CIGS吸收层中Cu元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.81。


3.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述CIGS吸收层中Ga元素的物质的量与Ga、In元素物质的量之和的比例为0.5。


4.根据权利要求1～3任一项所述的光电探测器，其特征在于，所述CIGS吸收层的厚度为1～2μm。


5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述窗口层的材质为本征氧化锌，所述窗口层的厚度为50～100nm。


6.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述背电极的材质为钼，所述背电极的厚度为600～800nm；和/或，所述缓冲层的材质为CdS，所述缓冲层的厚度为50～80nm；和/或，所述透明电极层的材质为Al掺杂的ZnO，所述透明电极层的厚度为100～300nm。


7.一种光电探测器阵列，其特征在于，包括呈阵列设置的多个如权利要求1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠国，陈明，王宗朋，王政焱，易成汉，徐国良，贾美玲，汪智伟，周长著，刘宇，杨春雷，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44