一种短波红外探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供的短波红外探测器的制备方法，包括下述步骤：在基底上制备底电极，在所述底电极上制备吸收层，在所述吸收层上制备缓冲层，在所述缓冲层上制备窗口层，其中，在所述吸收层上制备缓冲层，具体包括：将分散于有机溶液中的量子点溶液，滴在所述吸收层上，并进行旋涂后加热至100

【技术实现步骤摘要】
一种短波红外探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光电
，特别涉及一种短波红外探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]近红外波段的探测器成像具有更高的清晰度和细节分辨率，并且具有微光夜视和较强的水雾穿透能力，因此在手机、无人机、安防、医疗等领域表现出广阔的市场。目前的铟镓砷探测器工作需要低温下进行，加上制备工艺的不可替代性，导致成本居高不下。在追求低成本高效率的时代下，探索新材料、优化生产工艺是解决目前商用探测器昂贵成本的主要问题。
[0003]基于Cu2
‑
II
‑
IV
‑
VI4族光电薄膜吸收材料Cu2Cd
x
Zn1‑
x
SnSe4后面简称(CCZTSe)，实现了可见光及近红外波段的响应，而CCZTSe短波红外探测器结构中重要的一部分
‑‑‑‑
缓冲层，用来与吸收层之间形成P
‑
N结，现阶段一般用化学水浴法(CBD)沉积硫化镉制备而成，主要步骤是将硫酸镉与氨水的混合溶液，和硫脲溶液一起倒入反应器，在67℃下在器件表面沉积一层50nm左右的CdS薄膜，这种方法制备的缓冲层存在有以下的问题：溶液法在大面积生产时的样品均匀性不好，硫化镉的带隙为2.5eV，带隙偏窄，造成了太阳能短波波段的损失；且其中的重金属镉对人体和环境都有害，大面积生产时样品均匀性不好，不利于工业上大规模运用；除此之外，由于材料本身的晶格常数不同，硫化镉缓冲层与吸收层、窗口层之间产生晶格失配的情况。/>
技术实现思路

[0004]鉴于此，有必要提供一种具有更高带隙、与吸收层及窗口层材料晶格匹配、适用于大规模生产的的短波红外探测器。
[0005]为解决上述问题，本专利技术采用下述技术方案：
[0006]本申请提供了一种短波红外探测器的制备方法，包括下述步骤：
[0007]在基底上制备底电极；
[0008]在所述底电极上制备吸收层；
[0009]在所述吸收层上制备缓冲层，具体包括：将分散于有机溶液中的量子点溶液，滴在所述吸收层上，并进行旋涂后加热至100
‑
150摄氏度退火2
‑
3min，得到所述缓冲层；及
[0010]在所述缓冲层上制备窗口层。
[0011]在其中一些实施例中，所述基底为钠钙玻璃或Si片。
[0012]在其中一些实施例中，所述底电极为钼电极，金，钛，不锈钢，ITO。
[0013]在其中一些实施例中，在基底上制备底电极的步骤中，具体包括：
[0014]将所述基底放入真空钼腔室中，通入Ar气控制腔内气压在1.0
‑
3.0Pa，300
‑
350W功率直流溅射8
‑
10圈，再在0.3
‑
0.5Pa的气压下用800
‑
1000W的功率溅射4
‑
6圈，关闭Ar气，冷却5
‑
10min后取出，得到Mo衬底作为底电极。
[0015]在其中一些实施例中，在所述底电极上制备吸收层的步骤中，具体包括下述步骤：
[0016]将带有基底的底电极送入MBE真空镀膜腔体中，控制真空度为2x10
‑5‑
5x10
‑5Pa，采用五源同时蒸镀的方法，用Cu，Zn，Cd，Sn，Se作为靶材，使用一步法生长前驱体，作为所述吸收层。
[0017]在其中一些实施例中，在将分散于有机溶液中的量子点溶液，滴在所述吸收层上，并进行旋涂后加热至100
‑
150摄氏度退火2
‑
3min，得到所述缓冲层的步骤中，所述有机溶液包括正己烷、辛烷等。
[0018]在其中一些实施例中，在将分散于有机溶液中的量子点溶液，滴在所述吸收层上，并进行旋涂后加热至100
‑
150摄氏度退火2
‑
3min，得到所述缓冲层的步骤中，所述量子点溶液包括ZnSe或ZnS。
[0019]在其中一些实施例中，在所述缓冲层上制备窗口层的步骤中，具体包括下述步骤：
[0020]将上述步骤得到的四样品送入i
‑
ZnO和AZO腔室中，通入Ar及O2在100
‑
150W功率下对i
‑
ZnO起辉，接着在100
‑
150W进行溅射4
‑
6圈，450
‑
550W溅射35
‑
40圈，再通入Ar和H2，在400
‑
500w下对AZO靶进行起辉后，在700
‑
800W下进行溅射15
‑
20圈，得到300
‑
400nm的窗口层。
[0021]在其中一些实施例中，所述窗口层由两部分组成，即本征氧化锌和掺铝氧化锌。
[0022]另外，本申请还提供了一种短波红外探测器，由所述的短波红外探测器的制备方法制备得到。
[0023]采用上述技术方案，本专利技术实现的技术效果如下：
[0024]本专利技术提供的短波红外探测器的制备方法，包括下述步骤：在基底上制备底电极，在所述底电极上制备吸收层，在所述吸收层上制备缓冲层，在所述缓冲层上制备窗口层，其中，在所述吸收层上制备缓冲层，具体包括：将分散于有机溶液中的量子点溶液，滴在所述吸收层上，并进行旋涂后加热至100
‑
150摄氏度退火2
‑
3min，得到所述缓冲层，本申请提供的短波红外探测器的制备方法，通过量子点旋涂制备缓冲层，获得与前驱体、高阻层晶格更匹配的缓冲层，形成更优异的P
‑
N结，降低器件的暗电流，提高量子效率，获得性能更好的短波红外探测器。
[0025]此外，本专利技术提供的短波红外探测器的制备方法，工艺简单，过程可控，重复性好，成本低，便于大面积生产。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术提供的短波红外探测器的制备方法的步骤流程图。
[0028]图2为本专利技术提供的短波红外探测器的结构示意图。
[0029]图3为本专利技术实施例1提供的旋涂法制备ZnSe与水浴法制备CdS的样品暗电流对比图。
[0030]图4为本专利技术实施例1提供的旋涂法制备ZnSe与水浴法制备CdS的样品外量子效率对比图。
具体实施方式
[0031]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短波红外探测器的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：在基底上制备底电极；在所述底电极上制备吸收层；在所述吸收层上制备缓冲层，具体包括：将分散于有机溶液中的量子点溶液，滴在所述吸收层上，并进行旋涂后加热至100
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150摄氏度退火2
‑
3min，得到所述缓冲层；及在所述缓冲层上制备窗口层。2.如权利要求1所述的短波红外探测器的制备方法，其特征在于，所述基底为钠钙玻璃或Si片。3.如权利要求1所述的短波红外探测器的制备方法，其特征在于，所述底电极为钼电极或金或钛或不锈钢或ITO。4.如权利要求3所述的短波红外探测器的制备方法，其特征在于，在基底上制备底电极的步骤中，具体包括：将所述基底放入真空钼腔室中，通入Ar气控制腔内气压在1.0
‑
3.0Pa，300
‑
350W功率直流溅射8
‑
10圈，再在0.3
‑
0.5Pa的气压下用800
‑
1000W的功率溅射4
‑
6圈，关闭Ar气，冷却5
‑
10min后取出，得到Mo衬底作为底电极。5.如权利要求1所述的短波红外探测器的制备方法，其特征在于，在所述底电极上制备吸收层的步骤中，具体包括下述步骤：将带有基底的底电极送入MBE真空镀膜腔体中，控制真空度为2x10
‑5‑
5x10
‑5Pa，采用五源同时蒸镀的方法，用Cu，Zn，Cd，Sn，Se作为靶材，使用一步法生长前驱体，作为所述吸收层。6.如权利要求1所述的短波红外探测器的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉萍，冯叶，杨春雷，张陈斌，彭燕君，杨佳伟，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：