多波段紫外光电探测器及其制备方法技术

本申请属于光电技术领域，尤其涉及一种多波段紫外光电探测器及其制备方法。其中，多波段紫外光电探测器包括依次叠层贴合设置的基底、紫外光探测层和二维功能层，以及与紫外光探测层和二维功能层同时形成欧姆接触的第一电极和第二电极；二维功能层中负载有量子点。本申请提供的多波段紫外光电探测器，充分利用紫外光探测层在日盲波段的光电探测能力，二维材料的可见光到近红外光的光电探测能力，量子点强大的光吸收能力和较强的载流子吸收能力，通过各功能层的结合，器件同时具有宽光谱、高响应度、快速响应等特性。可广泛应用于集成光电子器件设计、制造与工艺技术等微电子技术领域，以及半导体发光技术、平板显示器件等新型电子元器件领域。电子元器件领域。电子元器件领域。

【技术实现步骤摘要】
多波段紫外光电探测器及其制备方法


[0001]本申请属于光电
，尤其涉及一种多波段紫外光电探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]光电探测器作为一类重要的光电子器件，能够将光信号转变为电信号，在国民生产生活和国防军事的各个领域如：光通讯、工业控制、环境监控、红外成像、空间遥感、夜视等都有着广泛的应用。目前，商用的光电探测器是以块体硅材料和III
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V族半导体合金材料来设计的，尽管它们展现了优异的性能并且具备完善的制造技术，但仍然面临着许多挑战。例如：(1)硅基光电探测器因为硅1.1eV的带隙限制，不能在中远红外和太赫兹范围内应用。(2)InGaAs、HgCdTe材料的制备通常需要复杂的分子束外延技术，并且其对应的红外光电探测器必须工作在苛刻的低温环境下。(3)传统半导体材料的三维块体晶格很难满足一些延展性和柔性需求较高的应用。因此，迫切需要找到一种具有合适的带隙、高的光吸收率、良好的柔韧性和透明性，并且可以利用简单且低成本的工艺进行加工的新材料，以应用于光电探测。
[0003]氧化镓是理想的日盲探测材料，日盲波段为200
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280nm。目前报道的基于氧化镓的日盲光电探测器所采用的结构可以分为垂直结构和平面结构。垂直结构中电极分别生长在氧化镓层的上下两侧；平面结构中电极生长在氧化镓层的同一侧。垂直结构器件的制备过程较为复杂，增加了生产制造成本。平面结构的制备简单，但电极产生的电场集中在氧化镓的表面，氧化镓内部几乎没有电场分布，这导致器件的有效吸光区域存在于氧化镓的表面，器件的光电流也主要在表面区域流动。然而半导体表面常常存在大量由悬挂键、吸附物等带来的缺陷，导致平面结构光电探测器的性能较差。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种多波段紫外光电探测器及其制备方法，旨在一定程度上解决现有探测器如果想实现光谱可调，要另外加过滤不同波长光子的过滤片或者换不同禁带宽度的半导体材料，使得结构复杂，实现方式困难的问题。
[0005]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供一种多波段紫外光电探测器，该多波段紫外光电探测器包括依次叠层贴合设置的基底、紫外光探测层和二维功能层，以及与所述紫外光探测层和所述二维功能层同时形成欧姆接触的第一电极和第二电极；所述二维功能层中负载有量子点。
[0007]本申请第一方面提供的多波段紫外光电探测器，包括依次叠层贴合设置的基底、紫外光探测层和二维功能层，以及与所述紫外光探测层和所述二维功能层同时形成欧姆接触的第一电极和第二电极。一方面，通过紫外光探测层和二维功能层与电极同时形成欧姆接触，充分利用紫外光探测层在紫外波段(在日盲波段200～280nm)的吸收能力，同时充分利用二维材料在可见光到近红外波段的光电探测能力，充分发挥两个功能层材料的优势，
实现从紫外光近红外的宽光谱光电探测。并且紫外光探测层和二维功能层形成异质结，不但有利于提高光电探测器件的响应度；而且无需滤光片，通过改变器件表面的二维材料，或者通过电压对紫外光探测层和二维功能层同时调制，即可实现对光电探测器件的探测波段灵活调控，获得宽光谱高性能的光电探测性能，有助于提高多波段紫外光电探测器对微弱光信号的探测能力和适用性。另外，所述二维功能层中负载有量子点，量子点有强大的光吸收能力和较强的载流子吸收能力，将量子点和二维材料结合起来，量子点可充分吸收外部的光子辐射，并产生光生载流子，同时量子点具有强大且出色的电荷传输特性，能够有效提升紫外光电探测器的整体光电转换能力，使多波段紫外光电探测器拥有更低的暗电流和更高的工作温度和阈值灵敏度。
[0008]第二方面，本申请提供一种多波段紫外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0009]获取洁净的基底，在所述基底的一表面制备紫外光探测层；
[0010]在所述紫外光探测层背离所述基底的表面制备相对设置的第一电极和第二电极；
[0011]在所述紫外光探测层的所述第一电极和所述第二电极之间制备二维功能层，所述二维功能层中负载有量子点，得到多波段紫外光电探测器。
[0012]本申请第二方面提供的多波段紫外光电探测器的制备方法，在洁净的基底一表面制备贴合设置的紫外光探测层后，制备相对设置的第一电极和第二电极，电极可以生在紫外光探测层表面，也可以部分生长在紫外光探测层内部。再在所述紫外光探测层的所述第一电极和所述第二电极之间制备负载有量子点的二维功能层，得到多波段紫外光电探测器。制备工艺简单，适用于工业化大规模生产和应用。制备的多波段紫外光电探测器通过各功能层的结合，使得器件同时具有宽光谱、高响应度、快速响应等特性。可广泛应用于集成光电子器件设计、制造与工艺技术等微电子
，以及半导体发光技术、平板显示器件等新型电子元器件领域。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0014]图1是本申请实施例提供的多波段紫外光电探测器的结构示意图一；
[0015]图2是本申请实施例提供的多波段紫外光电探测器的结构示意图二；
[0016]图3是本申请实施例提供的部分生长在紫外光探测层内部的电极的结构示意图一；
[0017]图4是本申请实施例提供的部分生长在紫外光探测层内部的电极的结构示意图二；
[0018]图5是本申请实施例提供的多波段紫外光电探测器的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0019]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释
本申请，并不用于限定本申请。
[0020]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0021]本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a
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b(即a和b)，a
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c，b
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c，或a
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b
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c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
[0022]应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多波段紫外光电探测器，其特征在于，所述多波段紫外光电探测器包括依次叠层贴合设置的基底、紫外光探测层和二维功能层，以及与所述紫外光探测层和所述二维功能层同时形成欧姆接触的第一电极和第二电极；所述二维功能层中负载有量子点。2.如权利要求1所述的多波段紫外光电探测器，其特征在于，所述紫外光探测层包括Ga2O3、GaN、AlGaN、ZnO、GaAs、InAs、InP、CdTe、Ge中的至少一种紫外光探测材料；和/或，所述二维功能层中包括二维材料层，所述二维材料层包括六方氮化硼、二维二硫化钼、二维二硒化钼、二维二硫化钨、二维硫化锡、二维硅烯、锗烯、黑磷、石墨烯中的至少一种二维材料；和/或，所述量子点包括PbSe、PbS、HgTe、CsPbCl3、MAPbCl3、CsPbBr3、MAPbBr3中的至少一种。3.如权利要求1或2所述的多波段紫外光电探测器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极设置在所述二维功能层相对的两侧，且所述第一电极和所述第二电极生长在所述紫外光探测层的表面；或者，所述第一电极和所述第二电极设置在所述二维功能层相对的两侧，且所述第一电极和所述第二电极部分生长在所述紫外光探测层内部。4.如权利要求3所述的多波段紫外光电探测器，其特征在于，所述紫外光探测层的厚度为10～100nm；和/或，所述二维材料层的厚度为2～20nm；和/或，所述二维功能层中，负载的所述量子点的厚度为20～100nm；和/或，所述第一电极和所述第二电极选自Ti/Au/Ti。5.一种多波段紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：获取洁净的基底，在所述基底的一表面制备紫外光探测层；在所述紫外光探测层背离所述基底的表面制备相对设置的第一电极和第二电极；在所述紫外光探测层的所述第一电极和所述第二电极之间制备二维功能层，所述二维功能层中负载有量子点，得到多波段紫外光电探测器。6.如权利要求5所述的多波段紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，制备所述紫外光探测层的步骤包括：采用金属有机化合物化学气相沉积法在所述基底的一表面沉积紫外光探测材料，形成所述紫外光探测层；和/或，所述紫外光探测层包括Ga2O3、GaN、AlGaN、ZnO、GaAs、InAs、InP、CdTe、Ge中的至少一种紫外光探测材料；和/或，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇航，许佼，王留毅，郭登极，王序进，林建军，郭镇斌，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：