一种基于铁电PN结的光电器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于铁电PN结的光电器件及其制备方法，包括基板；位于所述基板上形成PN结的铁电半导体材料层和光敏材料层，其中所述铁电半导体材料层和与所述光敏材料层在竖直方向上部分重叠并在接触面上形成PN结；第一电极和第二电极，分别与所述铁电半导体材料层和所述光敏材料层电连接。本发明专利技术形成的PN结中的铁电半导体材料和光敏材料接触后能够形成内建电势，在施加栅压脉冲后，内建电势能够进行非易失地调控，从而非易失地调控光照下器件的短路电流，进而提高光电器件的效率。进而提高光电器件的效率。进而提高光电器件的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铁电PN结的光电器件及其制备方法
[0001]本申请要求在2021年08月05日提交的申请号为“202110896408.1”、申请名称为“一种光电器件及其制备方法”的在先专利申请案的在先申请优先权。


[0002]本专利技术涉及无机半导体纳米材料
，尤其涉及一种基于铁电PN结的光电器件及其制备方法。

技术介绍

[0003]光电效应是指当光线照射在金属表面时，能使金属中的电子从表面逸出的现象。光电器件是指根据光电效应制作的器件称为光电器件，也称光敏器件。
[0004]常见的光电器件通常包括光电管、光电二极管以及光电三极管等，其工作原理都是光照射到光电器件上时，引起光电器件内物质的电性质发生变化。光电器件在光的辐照作用下发射电子的效应，从而将光信号转化为电信号。
[0005]然而，现有技术中的光电器件对光的依赖性较强，在光照下产生的电流较弱，因此将光转化为电信号的效率较低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于铁电PN结的光电器件及其制备方法，解决现有技术中光电器件效率低的问题。
[0007]本专利技术提供一种基于铁电PN结的光电器件，包括基板；位于所述基板上形成PN结的铁电半导体材料层和光敏材料层，其中所述铁电半导体材料层和与所述光敏材料层在竖直方向上部分重叠并在接触面上形成PN结；第一电极和第二电极，分别与所述铁电半导体材料层和所述光敏材料层电连接。
[0008]根据本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件，所述第一电极位于所述铁电半导体材料层未与所述光敏材料层重叠的一端并与所述铁电半导体材料层电连接，且所述第二电极形成于所述光敏材料层未与所述铁电半导体材料层重叠的一端并与所述光敏材料层电连接。
[0009]根据本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件，所述第一电极形成于所述铁电半导体材料层上，所述第二电极形成于所述光敏材料层上。
[0010]根据本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件，所述光电器件为二极管。
[0011]根据本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件，所述光电器件为场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极形成于所述基板，所述场效应晶体管的漏极和源极各自形成于所述第一电极和第二电极，所述栅极与所述铁电半导体材料层和光敏材料层之间通过介质层隔离设置。
[0012]根据本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件，所述光电器件为场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极形成于所述基板之上，并与所述铁电半导体材料层和光敏材
料层之间通过介质隔离设置，所述场效应晶体管的漏极和源极各自形成于所述第一电极和第二电极。
[0013]本专利技术还提供一种整流器，包括基于铁电PN结的光电器件，所述光电器件作为整流二极管。
[0014]本专利技术还提供一种基于铁电PN结的光电器件的制备方法，其特征在于，包括：提供基板；在所述基板上形成铁电半导体材料层和光敏材料层，其中所述铁电半导体材料层和与所述光敏材料层在竖直方向上部分重叠并在接触面上形成PN结；形成第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别与所述铁电半导体材料层和所述光敏材料层电连接。
[0015]根据本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件的制备方法，在所述基板上形成铁电半导体材料层和光敏材料层，包括：在微机械剥离得到的铁电半导体材料纳米片上旋涂PPC溶液；烘烤所述PPC溶液以形成PPC膜；使用去离子水剥离粘附所述铁电半导体材料纳米片的PPC膜；将粘附所述铁电半导体材料纳米片的所述PPC膜转移到形成有光敏材料层的纳米片上，使得所述铁电半导体材料纳米片部分覆盖所述光敏材料层的纳米片；溶解所述PPC膜，剩下铁电半导体材料纳米片形成了所述铁电半导体材料层。
[0016]根据本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件的制备方法，形成第一电极和第二电极，包括：在所述铁电半导体材料层和光敏材料层上形成光刻胶；对所述光刻胶进行图形化，形成露出所述铁电半导体材料层和光敏材料层的第一通孔和第二通孔；在所述第一通孔和第二通孔中填充导电材料，分别形成第一电极和第二电极。
[0017]本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件及其制备方法，其中基于铁电PN结的光电器件可以包括位于基板上形成PN结的铁电半导体材料层和光敏材料层，其中所述铁电半导体材料层和与所述光敏材料层在竖直方向上部分重叠并在接触面上形成PN结。由于铁电半导体材料层具有非挥发的铁电极化，这使得在不施加驱动电压的情况下，铁电半导体材料层内部能够在一定时期内保持可调控的退极化场。在这种情况下，对光电器件施加光照，可以调节铁电材料层的内部电势，使得光电器件的输出电流可调，从而在不施加驱动电压的情况下，光学器件展现出非易失且可调控的光伏效应及光电转换效率，提升光电转换效率。
附图说明
[0018]图1是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件的结构示意图；
[0019]图2是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件为光电二极管的效果图之一；
[0020]图3是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件为光电二极管的效果图之二；
[0021]图4是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件为光电二极管的效果图之三；
[0022]图5是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件为光电二极管的效果图之四；
[0023]图6是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件为场效应晶体管的结构图；
[0024]图7是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件为场效应晶体管作为类视网膜突触的结构示意图；
[0025]图8是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件为场效应晶体管作为类视网膜突触的效果图之一；
[0026]图9是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件为场效应晶体管作为类视网膜突触的效果图之二；
[0027]图10是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件为场效应晶体管作为类视网膜突触的效果图之三；
[0028]图11是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件为整流器的效果图之一；
[0029]图12是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件为整流器的效果图之二；
[0030]图13是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件的制备方法的流程图之一；
[0031]图14是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件的制备方法的流程图之二；
[0032]图15是本专利技术提供的一种基于铁电PN结的光电器件的制备方法的流程图之三。
[0033]图中：1、基板；2、铁电半导体材料层；3、光敏材料层；4、第一电极；5、第二电极；6、栅极；7、源极；8、漏极；9、介质层。
具体实施方式
[0034]以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0035]本专利技术提供一种基于铁电PN结的光电器件，包括基板1；位于所述基板1上形成PN结的铁电半导体材料层2和光敏材料层3，其中所述铁电半导体材料层2和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铁电PN结的光电器件，其特征在于，包括：基板；位于所述基板上形成PN结的铁电半导体材料层和光敏材料层，其中所述铁电半导体材料层和与所述光敏材料层在竖直方向上部分重叠并在接触面上形成PN结；第一电极和第二电极，分别与所述铁电半导体材料层和所述光敏材料层电连接。2.根据权利要求1所述的基于铁电PN结的光电器件，所述第一电极位于所述铁电半导体材料层未与所述光敏材料层重叠的一端并与所述铁电半导体材料层电连接，且所述第二电极形成于所述光敏材料层未与所述铁电半导体材料层重叠的一端并与所述光敏材料层电连接。3.根据权利要求2所述的基于铁电PN结的光电器件，所述第一电极形成于所述铁电半导体材料层上，所述第二电极形成于所述光敏材料层上。4.根据权利要求1所述的基于铁电PN结的光电器件，所述光电器件为二极管。5.根据权利要求1所述的基于铁电PN结的光电器件，所述光电器件为场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极形成于所述基板，所述场效应晶体管的漏极和源极各自形成于所述第一电极和第二电极，所述栅极与所述铁电半导体材料层和光敏材料层之间通过介质层隔离设置。6.根据权利要求1所述的基于铁电PN结的光电器件，所述光电器件为场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极形成于所述基板之上，并与所述铁电半导体材料层和光敏材料层之间通过介质隔离设置，所述场效应晶体管的漏极和源极各自形成于所述第一电极和第二电极。7.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振兴，王艳荣，王峰，何军，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：