硒碲合金薄膜及制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体材料设计生长技术领域，尤其涉及一种硒碲合金薄膜及制备方法

【技术实现步骤摘要】
硒碲合金薄膜及制备方法、自驱动光电探测器


[0001]本专利技术涉及半导体材料设计生长
，尤其涉及一种硒碲合金薄膜及制备方法，还涉及一种包括硒碲合金薄膜的自驱动光电探测器
。

技术介绍

[0002]用于短波红外器件的半导体主要是单晶锗
(Ge)
和
III
‑
V
半导体，如
InGaAs
和
InGaAsP。
然而，这些材料通常采用复杂的方法生长，包括分子束外延
(MBE)
和金属有机化学气相沉积（
MOCVD
），制造过程复杂，成本高
。
而且材料中存在着较多位错缺陷，在空气中材料的表面容易受到氧气及水汽的影响，导致器件性能严重下降，制约了其在严苛环境中的应用
。
因此，开发既能简单制备工艺又能提高器件性能的新型材料体系仍然具有挑战性
。
[0003]碲
(Te)
是一种新兴的半导体材料，它具有一维晶体结构，间接带隙约为
0.31 eV。
关键的优点之一是除了分子链的末端外，在晶体的边缘和表面没有悬垂的键，通过分子链的范德华键形成三维结构
。
因此，晶体碲不会拥有传统
III
‑
V
半导体中观察到的需要额外的表面钝化来缓解的表面性能下降等缺点
。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决上述问题，提供一种新型硒碲合金薄膜的制备方法，以及由此硒碲合金薄膜生长获得的自驱动光电探测器
。
[0005]本专利技术提供一种新型硒碲合金薄膜的制备方法，所述制备方法包括：将碲粉和硒粉，在真空或惰性气体环境下，密闭加热，形成固体合金；将所述固体合金作为蒸镀源放入真空蒸镀机内热蒸镀，生长得到所述硒碲合金薄膜；所述固体合金中碲与硒的比例，与所述碲粉和所述硒粉的比例相同
。
[0006]优选的，所述硒粉和所述碲粉的摩尔比为（
1:9
）～（
9:1
）
。
[0007]优选的，所述加热的目标温度为
500℃
～
700℃
，升温至所述目标温度的时间为
30
分钟～
120
分钟；在所述目标温度下保持的时间为5小时～
15
小时
。
[0008]优选的，所述热蒸镀的蒸发温度为
200℃
～
300℃
，所述热蒸镀的蒸发速率为
0.6nm/s
～
1.5nm/s。
[0009]优选的，所述硒碲合金薄膜的厚度为
100nm
～
1000nm。
[0010]本专利技术还提供一种硒碲合金薄膜，所述硒碲合金薄膜通过上述的制备方法制得
。
[0011]本专利技术还提供一种自驱动光电探测器，所述自驱动光电探测器包括衬底，生长在所述衬底上的硒碲合金薄膜，以及在所述硒碲合金薄膜上制备的金电极；所述硒碲合金薄膜通过上述的制备方法制得
。
[0012]优选的，所述自驱动光电探测器还包括传输层薄膜，所述传输层薄膜位于所述衬底与所述硒碲合金薄膜之间
。
[0013]优选的，所述传输层薄膜为
P3HT:PCBM
有机薄膜，所述
P3HT:PCBM
有机薄膜的厚度为
50nm
～
300nm
，所述
P3HT:PCBM
有机薄膜中
P3HT
与
PCBM
的摩尔比为（
1:1
）～（
1:4
）
。
[0014]优选的，所述传输层薄膜为
ZnO
量子点薄膜，所述
ZnO
量子点薄膜的厚度为
50nm
～
300nm。
[0015]优选的，所述
ZnO
量子点薄膜的厚度为
100nm
～
200nm。
[0016]与现有技术相比，本专利技术能够取得如下有益效果：本专利技术的制备方法制得的硒碲合金薄膜具有较好的结晶质量及光学质量，且拥有可调节的带隙，并有着优秀的环境稳定性，不需要严苛的表面钝化层；通过热蒸镀获得的光电探测器对入射光信号具有明显的响应，并且不需要外接电压，具有自驱动特性；而且，制备工艺简单，可重复性强，因此可以实现低成本
、
快捷
、
稳定
、
大规模的材料及器件生产
。
附图说明
[0017]图1是根据本专利技术具体实施方式中自驱动光电探测器的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例1提供的硒碲合金薄膜的扫描电镜截面图；图3是根据本专利技术实施例1提供的硒碲合金薄膜的扫描电镜表面图；图4是根据本专利技术实施例1提供的自驱动光电探测器中异质结结构扫描电镜截面图；图5是根据本专利技术实施例1提供的自驱动光电探测器的光信号响应图；图6是根据本专利技术实施例2提供的硒碲合金薄膜的扫描电镜表面图；图7是根据本专利技术实施例2提供的自驱动光电探测器中异质结结构扫描电镜截面图；图8是根据本专利技术实施例2提供的自驱动光电探测器的光信号响应图；图9是根据本专利技术实施例3提供的硒碲合金薄膜的扫描电镜表面图；图
10
是根据本专利技术实施例3提供的自驱动光电探测器中异质结结构扫描电镜截面图；图
11
是根据本专利技术实施例3提供的自驱动光电探测器的光信号响应图；图
12
是根据本专利技术实施例4提供的硒碲合金薄膜的扫描电镜表面图；图
13
是根据本专利技术实施例4提供的自驱动光电探测器中异质结结构扫描电镜截面图；图
14
是根据本专利技术实施例4提供的自驱动光电探测器的光信号响应图
。
[0018]附图标记：
1、
金电极；
2、
碲硒合金薄膜；
3、
传输层薄膜；
4、ITO
层；
5、
玻璃衬底
。
具体实施方式
[0019]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例
。
在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示
。
在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同
。
因此，将不重复其详细描述
。
[0020]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术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用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制
。
[0021]本专利技术具体实施方式中，提供一种新型硒碲合金薄膜的制备方法，所述制备方法
包括：将碲粉
、
硒粉放入石英管内，所述硒粉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种硒碲合金薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将碲粉和硒粉，在真空或惰性气体环境下，密闭加热，形成固体合金；将所述固体合金作为蒸镀源放入真空蒸镀机内热蒸镀，生长得到所述硒碲合金薄膜；所述固体合金中碲与硒的比例，与所述碲粉和所述硒粉的比例相同
。2.
根据权利要求1所述的硒碲合金薄膜的制备方法，其特征在于，所述硒粉和所述碲粉的摩尔比为（
1:9
）～（
9:1
）
。3.
根据权利要求1所述的硒碲合金薄膜的制备方法，其特征在于，所述加热的目标温度为
500℃
～
700℃
，升温至所述目标温度的时间为
30
分钟～
120
分钟；在所述目标温度下保持的时间为5小时～
15
小时
。4.
根据权利要求1所述的硒碲合金薄膜的制备方法，其特征在于，所述热蒸镀的蒸发温度为
200℃
～
300℃
，所述热蒸镀的蒸发速率为
0.6nm/s
～
1.5nm/s。5.
根据权利要求1所述的硒碲合金薄膜的制备方法，其特征在于，所述硒碲合金薄膜的厚度为
100nm
～
1000nm。6.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，宋玺尧，王云鹏，胡均义，何玥仪，赵东旭，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：