一种红外探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种红外探测器及其制备方法。红外探测器通常是薄膜的形式，量子效率低，响应强度低，灵敏度相对较低。本发明专利技术的红外探测器，其中含有P型纳米柱阵列层和无机n型多孔薄膜层，所述无机n型多孔薄膜层与所述P型纳米柱阵列层相互嵌套，形成有机

【技术实现步骤摘要】
一种红外探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体制备
，具体涉及一种红外探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着红外光电探测器在医学诊断、光通信、资源勘探等领域中展现越来越重要的应用潜力，其相关技术也得到了快速发展。但目前探测范围宽、响应率高、探测率高的红外探测材料，如III～V族的二元系半导体，仅能够吸收能量与其带隙匹配的光子，且需要复杂的制造工艺和高成本的低噪音运行冷却机制。此外，现代社会对各种电子器件小型化、便携性、柔性、低成本和宽波长响应等性能的需求也在不断增长。而传统的半导体材料一般不具备柔性，在拉伸过程中易于损坏或者失效。
[0003]因此，需要开发一种新的具有更宽探测范围的红外探测器。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种红外探测器，该红外探测器为柔性红外探测器，在885
‑
1550nm的范围内均有较好的响应，由此，探测器具有较为宽广的探测范围。
[0005]本专利技术还提供了一种红外探测器的制备方法。
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种红外探测器，包括依次设置的有机衬底层、P电极层、P型纳米柱阵列层、无机n型多孔薄膜层和n电极；所述无机n型多孔薄膜层与所述P型纳米柱阵列层相互嵌套，所述无机n型多孔薄膜层表面分散有量子点，所述P型纳米柱阵列层为三(4
‑
咔唑基
‑9‑
基苯基)胺(TCTA)纳米柱阵列层。r/>[0007]本专利技术关于红外探测器的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
[0008]有机红外探测器通常是薄膜的形式，量子效率低，响应强度低，灵敏度相对较低。本专利技术的红外探测器，其中含有P型纳米柱阵列层和无机n型多孔薄膜层，所述无机n型多孔薄膜层与所述P型纳米柱阵列层相互嵌套，形成有机
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无机杂化结构，由此，利用纳米结构和有机
‑
无机杂化的增强效应，拓展了探测器的响应范围，同时形成PN结，构建了较强的内建电场，并利用无机光敏材料快速响应的特性，提高了红外探测器的响应灵敏度。最终，提升了红外探测器的工作效率。
[0009]本专利技术的红外探测器中，有机纳米/微米柱阵列可以起到减反膜的作用，提高器件对入射光的吸收效果。
[0010]根据本专利技术的一些实施方式，所述有机衬底层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚偏二氟乙烯层和聚二甲基硅氧烷层中的一种。
[0011]有机衬底层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚偏二氟乙烯层和聚二甲基硅氧烷层中的一种，上述衬底材料为柔性材料，可以弯曲，甚至可以进行拉伸和扭转，由此，红外探测器为柔性探测器，在拉伸过程中不易损坏或者失效，适用于各种小型化电子器件。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，三(4
‑
咔唑基
‑9‑
基苯基)胺也可称为4,4',4
”‑
三(咔
唑
‑9‑
基)三苯胺，CAS号为139092
‑
78
‑
7。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，所述P电极层包括Ti电极层。
[0014]Ti电极层作为下电极，作用是收集光电流；同时反射入射光，增强吸收效果。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述P电极层的厚度为120nm～200nm。
[0016]P电极层的厚度低于120nm会导致电流传输效率偏慢，大于200nm会导致造成不必要的浪费，由此，120nm～200nm是适宜的P电极层厚度范围。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述P型纳米柱阵列层的厚度为300nm～800nm。
[0018]P型纳米柱阵列层的厚度小于300nm会导致量效率偏低，大于800nm会导致填充时间过长，且不利于光生载流子的传输，由此，300nm～800nm是适宜的P型纳米柱阵列层厚度范围。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述无机n型多孔薄膜层包括Mn
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Co
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Ni
‑
O薄膜层。
[0020]Mn
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Co
‑
Ni
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O薄膜是一种优异的红外光敏材料，无需冷却，可以一直保持稳定的工作状态。通常情况，不能缺少Mn、Co、Ni、O其中任意一种，否则会改变其无需制冷的特性，Mn
‑
Co
‑
Ni三种金属的比例成分不是固定的，可以根据需要进行调控。
[0021]Mn
‑
Co
‑
Ni
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O薄膜的响应范围可以从Mn
‑
Co
‑
Ni
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O薄膜的近红外波段(800nm左右)拓展到1550nm左右，N型Mn
‑
Co
‑
Ni
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O薄膜与P型TATC薄膜接触，在接触面附近，会形成电场，即内建电场。内建电场有利于光生载流子的分离与传输，可以有效提高器件的响应性能，包括提高响应灵敏度和响应强度。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述Mn
‑
Co
‑
Ni
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O薄膜层的厚度为30nm～120nm。
[0023]Mn
‑
Co
‑
Ni
‑
O薄膜层的厚度小于30nm会导致无机光敏层的正向增强效应难以发挥出来，大于120nm会导致有机
‑
无机杂化效应难以发挥应有的增强作用，由此，30nm～120nm是适宜的Mn
‑
Co
‑
Ni
‑
O薄膜层厚度范围。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述无机n型多孔薄膜层，孔径为400nm～1200nm。
[0025]无机n型多孔薄膜层孔径为400nm～1200nm，孔径小于400nm会导致n型薄膜封闭，大于1200nm会导致后续有机纳米柱过大，降低器件的灵敏度，由此，400nm～1200nm是适宜的无机n型多孔薄膜层孔径范围。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，所述无机n型多孔薄膜层，中心间距为800nm～2500nm。
[0027]无机n型多孔薄膜层中心间距为800nm～2500nm，中心间距小于800nm会导致无机薄膜难以形成孔洞，大于2500nm会导致后续的有机需要较长的时间填充孔洞，由此，800nm～2500nm是适宜的无机n型多孔薄膜层中心间距范围。
[0028]中心间距，是指相邻孔中心之间的距离。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述n电极包括Ag电极。
[0030]Ag电极的作用是收集光电流。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，所述量子点包括Ag量子点、Pt量子点、Au量子点和Al量子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外探测器，其特征在于，包括依次设置的有机衬底层、P电极层、P型纳米柱阵列层、无机n型多孔薄膜层和n电极；所述无机n型多孔薄膜层与所述P型纳米柱阵列层相互嵌套，所述无机n型多孔薄膜层表面分散有量子点，所述P型纳米柱阵列层为三(4
‑
咔唑基
‑9‑
基苯基)胺纳米柱阵列层。2.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述有机衬底层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚偏二氟乙烯层和聚二甲基硅氧烷层中的一种。3.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述P型纳米柱阵列层的厚度为300nm～800nm。4.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述无机n型多孔薄膜层包括Mn
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Co
‑
Ni
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O薄膜层。5.根据权利要求4所述的红外探测器，其特征在于，所述Mn
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Co
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Ni
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O薄膜层的厚度为30nm～120nm。6.根据权利要求1所述的红外探...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨为家，刘丽华，梁创铭，赵晶晶，魏子衡，吴苏苇，许永康，何鑫，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：