基于非对称掺杂制造技术

本发明专利技术公开了基于非对称掺杂

【技术实现步骤摘要】
基于非对称掺杂MXene电极提升Ga2O3深紫外光电探测器性能的方法


[0001]本专利技术属于光电探测器
，具体涉及一种基于非对称掺杂
MXene
电极提升
Ga2O3深紫外光电探测器性能的方法
。

技术介绍

[0002]日盲深紫外光是指波长位于
200
‑
280nm
波段的紫外辐射，由于太阳辐射在该波段的光波几乎完全被地球的臭氧层吸收，该波段大气层中的背景辐射几乎为零，背景噪音极低
。
因此，相比于红外探测技术，日盲深紫外光电探测器具有虚警率低
、
不需低温冷却
、
体积小
、
重量轻等优点，广泛应用于导弹制导
、
天基预警
、
天际通信
、
紫外天文学
、
火灾监控
、
汽车发动机监测
、
石油工业和环境污染的监测等国防和国民经济领域
。
超宽带隙半导体，如
Ga2O3、ZnMgO、AlGaN、
金刚石等，由于其固有的大禁带宽度带来的日盲特性，在构筑新型日盲深紫外光电探测器方面具有十分显著的优势
。
其中，
Ga2O3具有
4.4
‑
5.1eV
的带隙，对应于
240
‑
280nm
的吸收波长，能够覆盖大部分日盲波段，且该材料具有较高载流子迁移率
、r/>高击穿电压
、
低制备成本
、
优异的热稳定性和化学稳定性等优点，是构筑高性能日盲深紫外光电探测器的理想材料之一
。
[0003]目前，人们已经开发了多种类型的
Ga2O3深紫外光电探测器，包括光电导型
、
异质结型
、
肖特基结型和金属
‑
半导体
‑
金属
(MSM)
型等
。
其中，肖特基结型光电探测器表现出独特的性质，如低暗电流
、
快速响应
、
高紫外
/
可见光抑制比和零电压自驱动探测等
。
多种金属已被尝试作为
Ga2O3的肖特基接触电极，如
Au、Ti、Ni、Pt、Cu、Pb
等
。
然而，采用金属作为
Ga2O3的肖特基电极存在许多固有的问题，例如：金属电极在深紫外波段较低的透明度显著降低了探测器的光利用率，大大限制了器件光电性能的提升；金属电极的制备须使用较为昂贵的磁控溅射机
、
电子束蒸发镀膜机等设备，增加了器件制备成本和复杂度
。
使用具有高透明度和高导电性的二维材料薄膜作为肖特基电极是一种可行的替代方案
。MXene
，是一种新型的二维材料，具有优良的物理
、
化学
、
电学和光学性能，良好的光透过率
、
可调功函数
、
能通过溶液法大规模制备并可采用简单的旋涂法
、
滴涂法或喷涂法制备成薄膜
、
成本低廉等优势
。
这些优点使得
MXene
薄膜成为新型光电器件的透明导电电极的理想选择之一
。
当前，也有一些利用
Ga2O3/MXene
构建肖特基结实现日盲深紫外光探测的报道，但因为
MXene
与
Ga2O3间的功函数较为接近，导致肖特基结势垒高度较低，形成的内建电场较弱，使得光生载流子的分离和传输效率不高，严重限制了
Ga2O3深紫外光探测器性能的提升
。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于非对称掺杂
MXene
电极提升
Ga2O3深紫外光电探测器性能的方法，以期可以通过不同掺杂对
MXene
功函数进行调整，使得
Ga2O3微米线与
P
型掺杂
MXene
电极之间具有更高的势垒高度，从而显著提升
Ga2O3深紫外光电探测器的光电响应性能
。
[0005]本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：
[0006]本专利技术首先提供了基于非对称掺杂
MXene
电极提升
Ga2O3深紫外光电探测器性能的方法，其特点在于：所述
Ga2O3深紫外光电探测器是在基底上转移有
Ga2O3微米线，并在所述
Ga2O3微米线的两端设置有
MXene
电极，所述光电探测器基于
MXene/Ga2O3/MXene
结构中形成的肖特基结实现光电探测
。
通过对一端的
MXene
电极进行
P
型掺杂以增大
MXene
的功函数
、
对另一端的
MXene
电极进行
N
型掺杂以降低
MXene
的功函数，从而使
Ga2O3微米线与
P
型掺杂
MXene
电极之间具有更高的势垒高度，增强
MXene/Ga2O3/MXene
结构中肖特基结的内建电场，增强光生载流子的高效分离与快速传输，提升响应速度，使得光电探测器性能具有明显的提升
。
[0007]进一步地，所述
P
型掺杂是通过
MoO3、V2O5或者
CrO3对
MXene
进行掺杂
。
所述
P
型掺杂的具体方法为：在
MXene
纳米片的分散液中加入
MoO3、V2O5或
CrO3的粉末并在
70
‑
90℃
加热台上充分加热搅拌，以获得混合均匀的
P
型掺杂溶液；将所述
P
型掺杂溶液通过滴涂法在
Ga2O3微米线一端制成薄膜，即得
P
型掺杂
MXene
电极
。
在所述
P
型掺杂溶液中，
MoO3、V2O5或
CrO3的浓度为
0.5
‑
1.5mg/mL
，
MXene
纳米片的浓度为
0.5
‑
2mg/mL。
[0008]进一步地，所述
N
型掺杂是通过
KOH
对
MXene
进行掺杂
。
所述
N
型掺杂的具体方法为：在
MXene
纳米片的分散液中加入
KOH<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于非对称掺杂
MXene
电极提升
Ga2O3深紫外光电探测器性能的方法，其特征在于：所述
Ga2O3深紫外光电探测器是在基底上转移有
Ga2O3微米线，并在所述
Ga2O3微米线的两端设置有
MXene
电极，所述光电探测器基于
MXene/Ga2O3/MXene
结构中形成的肖特基结实现光电探测；通过对一端的
MXene
电极进行
P
型掺杂以增大
MXene
的功函数
、
对另一端的
MXene
电极进行
N
型掺杂以降低
MXene
的功函数，从而提升
Ga2O3微米线与
P
型掺杂
MXene
电极之间的势垒高度，提升
Ga2O3深紫外光电探测器性能
。2.
根据权利要求1所述的基于非对称掺杂
MXene
电极提升
Ga2O3深紫外光电探测器性能的方法，其特征在于：所述
P
型掺杂是通过
MoO3、V2O5或者
CrO3对
MXene
进行掺杂
。3.
根据权利要求2所述的基于非对称掺杂
MXene
电极提升
Ga2O3深紫外光电探测器性能的方法，其特征在于：所述
P
型掺杂的具体方法为：在
MXene
纳米片的分散液中加入
MoO3、V2O5或
CrO3的粉末并混合均匀，获得
P
型掺杂溶液；将所述
P
型掺杂溶液在
Ga2O3微米线的一端通过滴涂法制成薄膜，即获得
P
型掺杂
MXene
电极
。4.
根据权利要求3所述的基于非对称掺杂
MXene
电极提升
Ga2O3深紫外光电探测器性能的方法，其特征在于：在所述
P
型掺杂溶液中，
MXene
纳米片的浓度为
0.5
‑
2mg/mL
，
MoO3、V2O5或
CrO3的浓度为
0.5
‑
1.5mg/mL。5.
根据权利要求1所述的基于非对称掺杂
MXene
电极提升
Ga2O3深紫外光电探测器性能的方法，其特征在于：所述
N
型掺杂是通过
KOH
对
MXene
进行掺杂
。6.
根据权利要求5所述的基于非对称掺杂
MXene
电极提升
Ga2O3深紫外光电探测器性能的方法，其特征在于：所述
N
型掺杂的具体方法为：在
MXene
纳米片的分散液中加入
KOH
并充分搅拌，使得

【专利技术属性】
技术研发人员：谢超，崔锡胜，程宇，徐世杰，杨良盼，黄志祥，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：