基于纳米制造技术

本发明专利技术公开了一种基于纳米

【技术实现步骤摘要】
基于纳米3D肖特基结的光电探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种基于纳米
3D
肖特基结的光电探测器及其制备方法
。

技术介绍

[0002]在等离激元热载流子光电探测器中，金属与半导体之间形成的肖特基结是主要的热载流子收集手段
。3D
立体的肖特基结可以超越
2D
平面肖特基结的限制，通过增大肖特基接触面积，提高热载流子的收集效率
。
现阶段，
3D
立体肖特基结的制备，已经在微米尺度上利用图形化技术得以实现，但是微米级等离激元材料的热载流子传输效率过低
。
在纳米尺度，受到光刻等图形化工艺复杂性的限制，
3D
肖特基结的制备和应用难以开展
。
[0003]因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于
3D
肖特基结的新的光电探测器及其制备方法，解决纳米
3D
肖特基结在制备上的困境
。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何解决纳米
3D
肖特基结在制备上的困境
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种能够与半导体工艺兼容的纳米
3D
肖特基结阵列的高效制备方法，并在此基础上获得性能增强的等离激元光电探测器
。
[0006]本专利技术提供的一种基于纳米
3D
>肖特基结的光电探测器制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤
1、
在清洁后的基片的表面上淀积金属薄膜；
[0008]步骤
2、
对所述基片进行真空或保护气氛下的退火，使得在所述基片的表面上淀积的所述金属薄膜自组装生长为由金属纳米颗粒组成的阵列；
[0009]步骤
3、
将所述基片置于真空或者保护气氛下进行温度不低于
900℃
且时长不少于
40min
的保温，诱导所述金属纳米颗粒刻蚀所述基片，从而得到金属纳米
3D
肖特基结；
[0010]步骤
4、
对所述基片使用包括溅射
、
脉冲激光淀积或蒸镀在内的物理气相淀积方法继续淀积金属，制备得到所述光电探测器
。
[0011]进一步地，所述步骤1中的所述基片为半导体或氮化物
。
[0012]进一步地，所述步骤1中的所述金属薄膜为金属或合金薄膜，具体为
Au、Ag、Cu、Al、In、Pt
和
Pd
中的一种或者几种
。
[0013]进一步地，所述步骤1中使用包括溅射
、
脉冲激光淀积或蒸镀在内的物理气相淀积方法在所述基片的表面上淀积所述金属薄膜
。
[0014]进一步地，所述步骤1包括以下子步骤：
[0015]步骤
1.1、
将清洁后的所述基片放置在离子溅射装置的样品台上，再将金属靶置于靶台；
[0016]步骤
1.2、
关闭溅射仓盖并将真空抽至约
0.01
至
30Pa
，并设置离子化电流为
0.1
至
20mA
；
[0017]步骤
1.3、
在所述离子溅射装置的电极上施加电压，待电流稳定之后，使金属或合金沉积于所述基片上；所述金属薄膜的膜厚为
1nm
～
200nm。
[0018]进一步地，所述步骤2包括以下子步骤：
[0019]步骤
2.1、
将淀积有所述金属薄膜的所述基片移入退火炉，密封后将所述退火炉的仓室抽真空至
10
‑1Pa
以下，并以
6℃/s
的升温速度将所述基片的温度升至不低于
850℃
；加热期间真空泵持续工作；
[0020]步骤
2.2、
保温
300s
之后，加热停止，真空下冷却至不高于
150℃
之后，将所述退火炉的仓室通入空气还原大气压，并冷却至室温，使得所述金属薄膜自组装生长为由所述金属纳米颗粒组成的阵列
。
[0021]进一步地，所述步骤3包括以下子步骤：
[0022]步骤
3.1、
将载有所述金属纳米颗粒组成的阵列的所述基片置于管式炉内，将所述管式炉的仓室抽真空至
10
‑4Pa
以下；
[0023]步骤
3.2、
设置加热温度不低于
900℃
且在真空环境下维持时长不少于
40min
的保温，诱导所述金属纳米颗粒刻蚀所述基片，得到所述金属纳米
3D
肖特基结
。
[0024]进一步地，所述步骤4包括以下子步骤：
[0025]步骤
4.1、
将所述基片放置在所述离子溅射装置的样品台上，覆盖掩模板，再将所述金属靶置于靶台；
[0026]步骤
4.2、
关闭所述溅射仓盖并将真空抽至约
10Pa
，并设置所述离子化电流为
3mA
；
[0027]步骤
4.3、
在所述离子溅射装置的电极上施加电压，待电流稳定之后，使金属或合金以的速度淀积于所述基片上；控制所述金属或合金的淀积时间不低于
500s
，得到厚度不低于
100nm
的所述光电探测器
。
[0028]进一步地，在所述步骤1之前，还包括对所述基片的表面清洁，包括将所述基片浸入丙酮超声清洗
15
分钟，乙醇超声清洗
10
分钟去除表面杂质后取出，再使用去离子水冲洗
45
秒后，使用氮气烘干残余水分
。
[0029]本专利技术还提供一种基于纳米
3D
肖特基结的光电探测器，包括通过权利要求1～9中任意一项所述的基于纳米
3D
肖特基结的光电探测器制备方法所制备得到的所述光电探测器
。
[0030]本专利技术提供的一种基于纳米
3D
肖特基结的光电探测器及其制备方法至少具有以下技术效果：
[0031]1、
本专利技术提供的制备方法工艺简单，能够集成到半导体加工流程之中，并大幅度提升光电探测器的性能；
[0032]2、
本专利技术提供的制备方法充分利用了高温诱导金属纳米颗粒热刻蚀基板的现象，普遍形成了
3D
嵌入式肖特基结的结构
。
相比于其他纳米尺度光刻工艺的复杂，此方法成本低，步骤简易，实现了简易的
3D
肖特基结型光电探测器的制备，有广阔的应用前景
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于纳米
3D
肖特基结的光电探测器制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤
1、
在清洁后的基片的表面上淀积金属薄膜；步骤
2、
对所述基片进行真空或保护气氛下的退火，使得在所述基片的表面上淀积的所述金属薄膜自组装生长为由金属纳米颗粒组成的阵列；步骤
3、
将所述基片置于真空或者保护气氛下进行温度不低于
900℃
且时长不少于
40min
的保温，诱导所述金属纳米颗粒刻蚀所述基片，从而得到金属纳米
3D
肖特基结；步骤
4、
对所述基片使用包括溅射
、
脉冲激光淀积或蒸镀在内的物理气相淀积方法继续淀积金属，制备得到所述光电探测器
。2.
如权利要求1所述的基于纳米
3D
肖特基结的光电探测器制备方法，其特征在于，所述步骤1中的所述基片为半导体或氮化物
。3.
如权利要求1所述的基于纳米
3D
肖特基结的光电探测器制备方法，其特征在于，所述步骤1中的所述金属薄膜为金属或合金薄膜，具体为
Au、Ag、Cu、Al、In、Pt
和
Pd
中的一种或者几种
。4.
如权利要求1所述的基于纳米
3D
肖特基结的光电探测器制备方法，其特征在于，所述步骤1中使用包括溅射
、
脉冲激光淀积或蒸镀在内的物理气相淀积方法在所述基片的表面上淀积所述金属薄膜
。5.
如权利要求4所述的基于纳米
3D
肖特基结的光电探测器制备方法，其特征在于，所述步骤1包括以下子步骤：步骤
1.1、
将清洁后的所述基片放置在离子溅射装置的样品台上，再将金属靶置于靶台；步骤
1.2、
关闭溅射仓盖并将真空抽至约
0.01
至
30Pa
，并设置离子化电流为
0.1
至
20mA
；步骤
1.3、
在所述离子溅射装置的电极上施加电压，待电流稳定之后，使金属或合金沉积于所述基片上；所述金属薄膜的膜厚为
1nm
～
200nm。6.
如权利要求1所述的基于纳米
3D
肖特基结的光电探测器制备方法，其特征在于，所述步骤2包括以下子步骤：步骤
2.1、
将淀积有所述金属薄膜的所述基片移入退火炉，密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛遂，申钊，敬浩，沈文飞，王彦欣，王瑶，唐建国，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：