光电探测器及其制作方法技术

提供了一种光电探测器及其制作方法，所述光电探测器包括由MXene材料层和AlGaN材料层形成的MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结。与传统的异质结相比，MXene材料具有较高的透光率、金属导电性以及可调的功函数，所形成的范德瓦尔斯异质结不受晶格匹配的限制，缺陷极少，能够极大地提升界面质量，因此，基于所述MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结形成的光电探测器，不仅有利于提高光电探测器的光吸收效率和光生电流的传输效率，提高光响应度，还能有效地降低光电探测器的制造成本，为光电探测器的规模化应用提供新的契机。此外，所述光电探测器的制作方法缩减了工艺步骤，制作方法简单。制作方法简单。制作方法简单。

【技术实现步骤摘要】
光电探测器及其制作方法


[0001]本专利技术属于光电探测
，具有地讲，涉及一种光电探测器及其制作方法。

技术介绍

[0002]光电探测技术在医疗、净水、环境监测和加密通讯等领域有广泛的应用，是继红外和激光探测技术之后的又一项新型的军民两用探测技术，在环境监测、火焰检测、地质检测、空间通信、火灾预警和电子对抗等领域具有不可替代的优势。
[0003]III族氮化物GaN、AlN和InN及其多元合金材料的带隙几乎涵盖了可见光到紫外的全部波段。AlGaN材料相较于传统的Si基材料具有更强的抗辐照性能，在极端的物理和化学环境中也具有良好的稳定性，在航空航天探测器领域具有极大的应用潜力。此外AlGaN材料还具有高电子饱和漂移速率、高击穿电场、高热导率以及高抗辐射能力等优良的特性，是一种优良的光电材料。近年来AlGaN探测器发展迅猛，其中，光电导型AlGaN探测器具有结构简单，内部增益高等特点，但是其显影速度慢、暗电流高和长波假信号等缺点，限制了其在直流、高速器件领域的应用。肖特基型AlGaN探测器具有平滑的响应率，其位于半导体表面的空间电荷区抑制了在p
‑
n和p
‑
i
‑
n器件中观察到的短波量子效率降低的现象，使器件的响应率不依赖入射光强和温度，这是肖特基型AlGaN探测器的一大优势。
[0004]尽管肖特基型AlGaN探测器有很多优点，然而其肖特基异质结的光吸收效率受到阳极材料的限制，即传统肖特基异质结中作为阳极的金属(通常例如Au，Ag，Cu和Pt)薄层透光率很低，不利于探测器的光吸收，限制了探测器光响应度的提高。另外，常用的金属电极与AlGaN材料的功函数难以匹配，并且在金属的沉积过程中，金属与半导体界面间会产生明显的晶格畸变和界面键合紊乱，导致探测器的内量子效率降低。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种光电探测器及其制作方法。
[0006]根据本专利技术的实施例的一方面提供的光电探测器，所述光电探测器包括由MXene材料层和AlGaN材料层形成的MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结。
[0007]在上述实施例的一方面提供的光电探测器的一个示例中，所述光电探测器还包括：基底、N型半导体材料层、第一电极以及第二电极；
[0008]其中，所述N型半导体材料层设置于所述基底上，所述AlGaN材料层覆盖于所述N型半导体材料层上，所述MXene材料层设置于所述AlGaN材料层上，所述第一电极与所述MXene材料层接触，所述第二电极与所述N型半导体材料层接触。
[0009]在上述实施例的一方面提供的光电探测器的一个示例中，所述光电探测器还包括：绝缘层，所述绝缘层设置于所述AlGaN材料层上，并且所述绝缘层围绕所述MXene材料层，所述第一电极设置于所述绝缘层上，并延伸到所述MXene材料层上以与所述MXene材料层接触。
[0010]在上述实施例的一方面提供的光电探测器的一个示例中，所述AlGaN材料层的部分和所述N型半导体材料层的部分被去除，以使所述N型半导体材料层被暴露，所述第二电极设置于暴露出的所述N型半导体材料层上。
[0011]根据本专利技术的实施例的另一方面提供的光电探测器的制作方法，其包括：利用MXene材料层和AlGaN材料层形成所述光电探测器的MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结。
[0012]在上述实施例的另一方面提供的光电探测器的制作方法的一个示例中，所述制作方法还包括：在基底上制作形成N型半导体材料层；在所述N型半导体材料层上制作形成覆盖所述N型半导体材料层的所述AlGaN材料层；在所述AlGaN材料层上制作形成所述MXene材料层；以及制作形成接触所述MXene材料层的第一电极和接触所述N型半导体材料层的第二电极。
[0013]在上述实施例的另一方面提供的光电探测器的制作方法的一个示例中，所述在所述AlGaN材料层上制作形成所述MXene材料层，包括：制备形成MXene胶体溶液；在所述AlGaN材料层上形成绝缘层，并在所述绝缘层中形成暴露其下的所述AlGaN材料层的过孔；将所述MXene胶体溶液涂于被所述过孔暴露出的所述AlGaN材料层上，以形成MXene材料层。
[0014]在上述实施例的另一方面提供的光电探测器的制作方法的一个示例中，所述制作形成接触所述MXene材料层的第一电极和接触所述N型半导体材料层的第二电极，包括：将所述AlGaN材料层的部分和所述N型半导体材料层的部分刻蚀去除，以使所述N型半导体材料层被暴露；在所述绝缘层上形成延伸并接触到所述MXene材料层上的第一电极，且在暴露的所述N型半导体材料层上形成第二电极。
[0015]在上述实施例的另一方面提供的光电探测器的制作方法的一个示例中，所述制备形成MXene胶体溶液，包括：将MAX相材料加入氯化氢和氟化锂的混合溶液中进行反应，以形成备用混合溶液；对所述备用混合溶液进行离心处理，以使所述备用混合溶液分层为第一上层清液和第一下层沉淀；利用乙醇和超纯水对所述第一下层沉淀进行重复洗涤处理，以获得第二上层清液和第二下层沉淀；在所述第二下层沉淀中加入去离子水并在惰性气体氛围下进行机械超声处理，以获得作为所述MXene胶体溶液的上层清液。
[0016]在上述实施例的另一方面提供的光电探测器的制作方法的一个示例中，所述制备形成MXene胶体溶液，还包括：将MAX相材料加入氯化氢和氟化锂的混合溶液中进行反应，以形成备用混合溶液；对所述备用混合溶液进行离心处理，以使所述备用混合溶液分层为第一上层清液和第一下层沉淀；利用乙醇和超纯水对所述第一下层沉淀进行重复洗涤处理，以获得第二上层清液和第二下层沉淀；对所述第二上层清液进行震荡分离处理，并向经震荡分离后的所述第二上层清液中加入去离子水并进行离心处理，以获得作为所述MXene胶体溶液的上层清液。
[0017]有益效果：本专利技术采用二维材料MXene代替金属阳极材料，由MXene材料层和AlGaN材料层形成MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结，与传统的异质结相比，MXene材料具有较高的透光率、金属导电性以及可调的功函数，所形成的范德瓦尔斯异质结不受晶格匹配的限制，缺陷极少，能够极大地提升界面质量，因此，基于所述MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结形成的光电探测器，不仅有利于提高光电探测器的光吸收和光生电流的传输效率，提高光响应度，还能有效地降低光电探测器的制造成本，为光电探测器的规模化应用提供新的契机。此外，所述光电探测器的制作方法缩减了工艺步骤，制作方法简单。
附图说明
[0018]通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
[0019]图1是根据本专利技术的实施例的光电探测器的结构示意图；
[0020]图2是根据本专利技术的实施例的光电探测器的制作方法的流程图；
[0021]图3是根据本专利技术的实施例的MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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由MXene材料层和AlGaN材料层形成的MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结。2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述光电探测器还包括：基底、N型半导体材料层、第一电极以及第二电极；其中，所述N型半导体材料层设置于所述基底上，所述AlGaN材料层覆盖于所述N型半导体材料层上，所述MXene材料层设置于所述AlGaN材料层上，所述第一电极与所述MXene材料层接触，所述第二电极与所述N型半导体材料层接触。3.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，所述光电探测器还包括：绝缘层，所述绝缘层设置于所述AlGaN材料层上，并且所述绝缘层围绕所述MXene材料层，所述第一电极设置于所述绝缘层上，并延伸到所述MXene材料层上以与所述MXene材料层接触。4.根据权利要求2或3所述的光电探测器，其特征在于，所述AlGaN材料层的部分和所述N型半导体材料层的部分被去除，以使所述N型半导体材料层被暴露，所述第二电极设置于暴露出的所述N型半导体材料层上。5.一种光电探测器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：利用MXene材料层和AlGaN材料层形成所述光电探测器的MXene/AlGaN范德瓦尔斯异质结。6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：在基底上制作形成N型半导体材料层；在所述N型半导体材料层上制作形成覆盖所述N型半导体材料层的所述AlGaN材料层；在所述AlGaN材料层上制作形成所述MXene材料层；以及制作形成接触所述MXene材料层的第一电极和接触所述N型半导体材料层的第二电极。7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述在所述AlGaN材料层上制作形成所述MXene材料层，包括：制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：金山，陆书龙，边历峰，李雪飞，杨文献，邱海兵，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：