一种碲半导体薄膜红外探测器件制造技术

本发明专利技术公开了一种碲半导体薄膜红外探测器件，属于红外探测技术领域，能够解决当前Te短波红外探测器难以兼顾暗电流、响应度以及CMOS兼容性的技术难题。所述碲半导体薄膜红外探测器件包括：第一电极，第一电极为透明电极；电子传输层，设置在第一电极上；碲薄膜层，设置在电子传输层上；第二电极，设置在碲薄膜层上。本发明专利技术用于制作红外探测器件。本发明专利技术用于制作红外探测器件。本发明专利技术用于制作红外探测器件。

【技术实现步骤摘要】
一种碲半导体薄膜红外探测器件


[0001]本专利技术涉及一种碲半导体薄膜红外探测器件，属于红外探测


技术介绍

[0002]碲(Te)是一种新型短波红外探测材料，具备原料成本低、无毒抑菌剂光电性质优异的优势，具备实现高性能红外探测的巨大潜力。20世纪50年代就有研究者开始关注Te的红外探测应用，但大多为Te单晶红外探测器件，不利于CMOS集成和实际成像的应用。
[0003]Te薄膜器件与CMOS具有更好的兼容性，但Te薄膜红外光电探测器研究刚刚起步。目前关于Te薄膜的红外探测应用仅限于Te薄膜的短波红外场效应晶体管。但是场效应晶体管型红外探测器与CMOS集成工艺复杂、动态响应范围较窄、弱光性能差，并不适合制备高性能红外探测芯片。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种碲半导体薄膜红外探测器件，能够解决当前Te短波红外探测器难以兼顾暗电流、响应度以及CMOS兼容性的技术难题。
[0005]本专利技术提供了一种碲半导体薄膜红外探测器件，包括：第一电极，所述第一电极为透明电极；电子传输层，设置在所述第一电极上；碲薄膜层，设置在所述电子传输层上；第二电极，设置在所述碲薄膜层上。
[0006]可选的，所述第一电极为ITO薄膜。
[0007]可选的，所述ITO薄膜的厚度为200～300nm。
[0008]可选的，所述电子传输层为氧化锌层。
[0009]可选的，所述氧化锌层的厚度为100～300nm。
[0010]可选的，所述氧化锌层采用射频磁控溅射工艺制备，溅射功率为100～200W，溅射时间为30～60mins，溅射的氛围为O2∶Ar＝1∶99。
[0011]可选的，所述碲薄膜层的厚度为10nm～3μm。
[0012]可选的，所述碲薄膜层采用热蒸发工艺制备，热蒸发工艺中蒸发温度为400～500℃，蒸发速率为1～2nm/s，蒸发的总时长为10～30mins，蒸发腔室的真空度小于10
‑4pa。
[0013]可选的，所述第二电极为金电极。
[0014]可选的，所述金电极的厚度为10～100nm。
[0015]可选的，所述金电极采用热蒸发工艺制备。
[0016]可选的，还包括：玻璃基底，所述ITO薄膜设置在所述玻璃基底上。
[0017]可选的，所述玻璃基底的厚度为1mm～2mm。
[0018]本专利技术能产生的有益效果包括：
[0019]本专利技术提供的碲半导体薄膜红外探测器件，通过设计光电二极管型的Te红外探测器，实现探测器件较低的暗电流和较高的相应度，并且器件制备工艺与CMOS兼容性更好，吸光更强，弱光性能较好，能够实现低成本、高灵敏、高分辨的新型短波红外探测器。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例提供的碲半导体薄膜红外探测器件结构示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例提供的碲半导体薄膜红外探测器件能带结构图。
[0022]部件和附图标记列表：
[0023]11、ITO电极；12、ZnO层；13、Te薄膜层；14、Au电极。
具体实施方式
[0024]下面结合实施例详述本专利技术，但本专利技术并不局限于这些实施例。
[0025]尽管Te单晶和器件已经实现了较好的探测性能，但不能CMOS集成；微纳器件也已经实现了较高的器件性能，但暗电流较大，噪声较大，比探测率较小，成像信噪比差，难以实现规模化生产和面阵成像应用；薄膜场效应管器件暗电流较小，但薄膜较薄，吸光不足，因此灵敏度较差，且工艺与CMOS兼容性差，因此本专利技术立足于器件结构设计，解决Te短波红外探测器兼顾暗电流、响应度和CMOS兼容性的关键性问题。
[0026]具体的，本专利技术实施例提供了一种碲半导体薄膜红外探测器件，包括：第一电极，第一电极为透明电极；电子传输层，设置在第一电极上；碲薄膜层，设置在电子传输层上；第二电极，设置在碲薄膜层上。
[0027]其中，第一电极为ITO薄膜，即图1中的ITO电极11；优选的，ITO薄膜的厚度为200～300nm；试验中ITO电极11采用商业购买的ITO薄膜。
[0028]参考图1所示，电子传输层为氧化锌层；ZnO层12的厚度为100～300nm。在实际应用中，ZnO层12可以采用射频磁控溅射工艺制备，溅射功率为100～200W，溅射时间为30～60mins，溅射的氛围为O2∶Ar＝1∶99。
[0029]Te薄膜层13的厚度为10nm～3μm。较佳的，Te薄膜层13采用热蒸发工艺制备，热蒸发工艺中蒸发温度为400～500℃，蒸发速率为1～2nm/s，蒸发的总时长为10～30mins，蒸发腔室的真空度小于10
‑4pa。
[0030]第二电极为金电极；Au电极14的厚度为10～100nm；优选的，Au电极14采用热蒸发工艺制备。
[0031]在本专利技术实施例中，该碲半导体薄膜红外探测器件还可以包括：玻璃基底，ITO薄膜设置在玻璃基底上；优选的，玻璃基底的厚度为1mm～2mm。
[0032]如图1所示，当器件结构为ITO/ZnO/Te/Au时，Te光电二极管型短波红外探测器具有较高的相应度，较低的暗电流，制备工艺与CMOS兼容性较好，且制备出的器件较为平整致密，漏电流较小，综合性能较好，能够实现低成本、高灵敏度、高分辨的新型短波红外面阵探测器。
[0033]图2为本申请保护的器件能带结构图，能带图反映了探测器件载流子(电子和空穴)在器件中传输的路径和输运难易。从图2可以看出，器件工作时，Te薄膜层吸收红外光子，产生电子空穴对，在外加电场(施加在ITO电极和Au电极上)的作用下分离可以分别向两端电极移动产生探测电流信号。进一步的，根据半导体原理相关知识，电子在导带传输，空穴在价带传输，最终电子传输到ITO电极，空穴传输到Au电极，产生探测电流信号。
[0034]以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱
离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的
技术实现思路
做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碲半导体薄膜红外探测器件，其特征在于，包括：第一电极，所述第一电极为透明电极；电子传输层，设置在所述第一电极上；碲薄膜层，设置在所述电子传输层上；第二电极，设置在所述碲薄膜层上。2.根据权利要求1所述的碲半导体薄膜红外探测器件，其特征在于，所述第一电极为ITO薄膜；优选的，所述ITO薄膜的厚度为200～300nm。3.根据权利要求1所述的碲半导体薄膜红外探测器件，其特征在于，所述电子传输层为氧化锌层。4.根据权利要求3所述的碲半导体薄膜红外探测器件，其特征在于，所述氧化锌层的厚度为100～300nm。5.根据权利要求3或4所述的碲半导体薄膜红外探测器件，其特征在于，所述氧化锌层采用射频磁控溅射工艺制备，溅射功率为100～200W，溅射时间为30～60mins，溅射的氛围为O2:Ar＝1:99。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐江，付刘冲，陈超，郑佳佳，鲁帅成，刘婧，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：