一种光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种光电探测器及其制备方法，光电探测器包括从下至上依次叠设的衬底、聚苯乙烯微球层、光电半导体层、电极层。本发明专利技术通过引入绝缘的聚苯乙烯微球作为衬底与光电半导体层之间的媒介，实现了光响应度的提升以及最佳响应波段的红移。在光响应方面，首先利用聚苯乙烯微球制得的聚苯乙烯微球层使得沉积在其上面的薄膜面积相比平坦薄膜更大，其次由于薄膜与微球接触部分产生的较大的应变梯度而诱导产生的挠曲电电场，两者均有利于光响应度的有效提升；同时在光响应方面，薄膜因为产生弯曲变形，其晶格结构会发生较大畸变，进而引起其吸收光谱的改变，表现为最佳响应波段发生红移。表现为最佳响应波段发生红移。表现为最佳响应波段发生红移。

【技术实现步骤摘要】
一种光电探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光电探测
，尤其涉及一种光电探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]在当前可持续以及绿色发展的时代背景下，更加倾向于寻求易获得、可再生的能源来进行所需要的能量转换，光便是符合这一特征的能源，光电探测器也应运而生。
[0003]通常，基于光电半导体功能材料制备的光电探测器分为薄膜光电探测器和二维光电探测器两种，其中可通过物理气相沉积和化学气相的方法在衬底上制备半导体薄膜，通过气相沉积法、微机械剥离法、液相超声剥离法、脉冲激光沉积以及分子束外延的方法制备块状半导体材料。基于磁控溅射法制备薄膜光电探测器，通常使用同质结或者异质结、量子点或者分子修饰的方法来改善器件的响应度、可探测性、光谱效应等参数。但是，随着集成电路特征尺寸的减小以及柔性电子技术的发展，不同应变和微纳尺度的柔性变形引起的应变梯度带来的柔性电子效应对于基于力电耦合原理提升光电探测器的光响应性能方面需要更进一步的研究。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种光电探测器及其制备方法，旨在从新的角度基于力电耦合原理提升光电探测器的光响应性能。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种光电探测器，包括从下至上依次叠设的衬底、聚苯乙烯微球层、光电半导体层、电极层。
[0008]所述的光电探测器，其中，所述衬底选自p型重掺硅片、ITO玻璃、PET柔性衬底、PEN柔性衬底中的一种。
[0009]所述的光电探测器，其中，所述光电半导体层选自In2Se3薄膜、量子点修饰的In2Se3薄膜、有机分子修饰的In2Se3薄膜、WSe2‑
In2Se3薄膜异质结、ZnO
‑
Sb2Se3薄膜异质结、GeTe薄膜、BiFeO3薄膜、BiVO4薄膜、单层或多层的二维薄膜中的一种。
[0010]所述的光电探测器，其中，所述量子点包括ZnO、BP中的一种或多种；所述有机分子包括光致变色分子偶氮苯、二芳基乙烯及其衍生物中的一种或多种。
[0011]所述的光电探测器，其中，所述电极层选自水平结构的工字形结构电极、叉指电极、金属电极中的一种。
[0012]一种光电探测器的制备方法，包括步骤：
[0013]提供衬底以及聚苯乙烯微球溶液；
[0014]将所述聚苯乙烯微球溶液在所述衬底表面进行旋涂处理，经烘干处理后在所述衬底的表面制得聚苯乙烯微球层；
[0015]在所述聚苯乙烯微球层背离所述衬底的一侧制备光电半导体层；
[0016]在所述光电半导体层背离所述衬底的一侧制备电极层，得到光电探测器。
[0017]所述的光电探测器的制备方法，其中，所述聚苯乙烯微球溶液的制备方法包括：
[0018]将聚苯乙烯微球与去离子水进行混合，得到聚苯乙烯微球的固体水悬浮液；
[0019]将聚苯乙烯微球的固体水悬浮液与无水乙醇进行混合稀释，得到聚苯乙烯微球溶液。
[0020]所述的光电探测器的制备方法，其中，所述聚苯乙烯微球的固体水悬浮液的质量浓度为2.3％
‑
2.6％；所述聚苯乙烯微球的固体水悬浮液与所述无水乙醇的体积比为1:(1
‑
2)。
[0021]所述的光电探测器的制备方法，其中，所述旋涂处理的转速为1800
‑
2200rpm，所述旋涂处理的时间为1
‑
3min；所述烘干处理的温度为90
‑
100℃，所述烘干处理的时间为1
‑
3min。
[0022]有益效果：本专利技术提供一种光电探测器及其制备方法，所述光电探测器包括从下至上依次叠设的衬底、聚苯乙烯微球层、光电半导体层、电极层。本专利技术通过引入绝缘的聚苯乙烯微球作为衬底与光电半导体层之间的媒介，使得沉积在所述聚苯乙烯微球层上面的光电半导体层产生球形弯曲变形，实现了光响应度的提升以及最佳响应波段的红移。利用聚苯乙烯微球制得的聚苯乙烯微球层使得沉积在其上面的薄膜面积相比平坦薄膜更大，其次薄膜与微球接触部分产生很大的弯曲变形，会诱导产生挠曲电电场，两者均有利于光响应度的有效提升；同时，薄膜因为产生弯曲变形，其晶格结构会发生较大畸变，进而引起其吸收光谱的改变，表现为最佳响应波段发生红移。因此，在衬底和光电半导体层之间引入聚苯乙烯微球层，可以提高同一材料制得的光电探测器的光利用率，进而优化光电探测器的性能。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种光电探测器制备方法的工艺流程示意图；
[0024]图2为实施例1中粒径为50纳米的聚苯乙烯微球溶液旋涂后的微球形态图；
[0025]图3为实施例1中没有旋涂微球和旋涂有粒径为50纳米的两组光电探测器在635纳米下的光响应I
‑
T波形图；
[0026]图4为实施例1中分别在365纳米、635纳米波长的激光照射下的两组旋涂有不同粒径的光电探测器(分别为没有旋涂微球和旋涂有粒径为50纳米)的光响应I
‑
T波形图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供一种光电探测器及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0029]本专利技术提供一种光电探测器，包括从下至上依次叠设的衬底、聚苯乙烯微球层、光电半导体层、电极层。
[0030]本实施方式中，基于力电耦合原理通过引入纳米尺寸的聚苯乙烯微球而使得光电半导体层的内部因曲率柔性变形引起显著的应变梯度破坏光电半导体层的局部反演对称引起电极化现象，诱导显著的正挠曲电效应进而对半导体的能带进行调控，增强和改变光电探测器的相关光响应性能。
[0031]具体地，聚苯乙烯微球层的引入，使得沉积在其上面的光电半导体层的薄膜面积比平坦薄膜更大，同时薄膜与微球接触部分产生很大的弯曲变形，会诱导产生挠曲电电场，两者均有利于光响应度的有效提升；另外，光电半导体层因为弯曲变形，其晶格结构会发生较大畸变，进而引起其吸收光谱的改变，表现为最佳响应波段发生红移，使得所述光电探测器对光具有较高的吸收率。
[0032]在一些实施方式中，所述聚苯乙烯微球层的厚度为20nm
‑
100nm。将所述聚苯乙烯微球层的厚度控制在20nm
‑
100nm之间，可以使得所述光电半导体层产生较佳的球形弯曲变形，从而更好的实现对所述光电探测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电探测器，其特征在于，包括从下至上依次叠设的衬底、聚苯乙烯微球层、光电半导体层、电极层。2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述衬底选自p型重掺硅片、ITO玻璃、PET柔性衬底、PEN柔性衬底中的一种。3.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述光电半导体层选自In2Se3薄膜、量子点修饰的In2Se3薄膜、有机分子修饰的In2Se3薄膜、WSe2‑
In2Se3薄膜异质结、ZnO
‑
Sb2Se3薄膜异质结、GeTe薄膜、BiFeO3薄膜、BiVO4薄膜、单层或多层的二维薄膜中的一种。4.根据权利要求3所述的光电探测器，其特征在于，所述量子点包括ZnO、BP中的一种或多种；所述有机分子包括光致变色分子偶氮苯、二芳基乙烯及其衍生物中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述电极层选自水平结构的工字形结构电极、叉指电极、金属电极中的一种。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供衬底以及聚苯乙烯微球溶液；将所述聚苯乙烯微球溶液在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾昱嘉，谢艺菲，齐鲁，代思超，张素允，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：