【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电探测，具体涉及一种二维硒基三元合金纳米薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件，其工作原理基于光电效应，即光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生相应的电效应现象。红外光电探测器具有感应精度高、信号传输速度快、非接触等优点，被广泛应用于气体分析、环境监测，安防监测等领域。
2、目前已经商业化的红外光电探测器主要由铟镓砷、碲镉汞和其他含铅半导体等材料制备，但是目前这类探测器存在明显缺点，如：重金属毒性、价格昂贵、制备工艺复杂、低温工作环境及高能耗等，这阻碍了他们的进一步应用。二维材料由于具有较强的光-物质相互作用，高的载流子迁移率和独特的电学、光学特性等，近年来受到了广泛关注。但是二维材料受到当前器件制备方法及生产技术的限制，生产效率低，质量水平波动较大，薄膜生长均匀性较差，导致异质结器件个体差异较大，稳定性低，难以实现器件的规模化生产与应用。
3、因此，需要进一步研究挖掘，发现新材料、新工艺方法、新器件结构等，将二维材料红外探测器推向更广的应用。
技术实现思路
1、有鉴于此，为解决现有技术存在的问题，本专利技术主要提供一种二维硒基三元合金纳米薄膜：pdxpt1-xse2三元合金薄膜，并结合管式炉套管法和cvd法制备大面积均匀性和一致性良好的pdxpt1-xse2三元合金薄膜，该三元合金薄膜具有良好的光电转化性能、电导率和稳定性；如此，构建pdxpt1-xse2三元合金与硅异质结型红外探测
2、本专利技术第一方面提供一种二维硒基三元合金纳米薄膜，其中，它为pdxpt1-xse2(钯铂硒)三元合金纳米薄膜，主要是结合管式炉套管法和cvd法制备。
3、优选地，所述pdxpt1-xse2三元合金纳米薄膜的厚度为20-30 nm。
4、本专利技术第二方面提供一种上述二维硒基三元合金纳米薄膜的制备方法，包括步骤：
5、合成钯铂薄膜：采用磁控溅射法在生长基底上形成一层钯/铂合金纳米薄膜，得到含钯铂薄膜的生长基底；
6、合成三元合金薄膜：先将硒粉及含钯铂薄膜的生长基底置于一端封口的套管中，再采用cvd法在所述生长基底上制备pdxpt1-xse2三元合金纳米薄膜。
7、本专利技术的第三方面提供一种二维硒基三元合金与硅异质结型红外探测器，包括硅基底和二氧化硅层，所述二氧化硅层层叠设置在所述硅基底的上表面，且所述硅基底的上表面部分裸露，所述硅基底的下表面设置第一金属电极，所述硅基底和二氧化硅层的上表面均平铺上述pdxpt1-xse2三元合金纳米薄膜，在所述pdxpt1-xse2三元合金纳米薄膜的上表面设置第二金属电极，使得所述pdxpt1-xse2三元合金纳米薄膜一部分和第二金属电极形成欧姆接触，另一部分和所述硅基底的上表面裸露部分接触形成异质结。
8、本专利技术的第三方面提供一种上述异质结型红外探测器的制备方法，包括步骤：
9、（1）提供一生长基底，该生长基底由硅基底和层叠设置在所述硅基底的上表面的二氧化硅层组成，且所述硅基底的上表面的部分裸露；
10、（2）采用磁控溅射法在所述生长基底的上表面形成一层钯/铂合金纳米薄膜，得到含钯铂薄膜的生长基底；
11、（3）先将硒粉及含钯铂薄膜的生长基底置于一端封口的套管中，再将采用cvd法，在所述生长基底上形成一pdxpt1-xse2三元合金纳米薄膜，使所述pdxpt1-xse2三元合金纳米薄膜一部分平铺在所述二氧化硅层上，另一部分平铺在所述硅基底的上表面的裸露部分；
12、（4）在所述硅基底的下表面制备一第一金属电极，在所述pdxpt1-xse2三元合金纳米薄膜的上表面制备一第二金属电极即可。
13、因此，本专利技术提供的上述技术方案具有以下优点：
14、1）pdxpt1-xse2三元合金纳米薄膜是采用cvd法和套管式生长工艺得到的均一性和一致性良好的二维硒基三元合金纳米薄膜，可作为光电转化半导体材料；其中的钯离子和铂离子协同作用，有效缩短了电子扩散路径，能促进pdxpt1-xse2三元合金材料产生良好的光电转化性能；而且该pdxpt1-xse2三元合金薄膜材料具有优异的电导率和稳定性，增强了pdxpt1-xse2薄膜材料的电性能；
15、pdxpt1-xse2三元合金作为半导体薄膜材料，与作为过渡金属间接带隙半导体的ptse2、pdse2相比，可以弥补因二维材料膜层厚度的增加形成的多层二维多晶薄膜材料而产生的缺陷，具有更好的电子迁移率；
16、pdxpt1-xse2三元合金在薄膜厚度≥20 nm，带隙值趋近于0，此时该材料可识别的响应波段为中红外宽波段；
17、2）上述pdxpt1-xse2三元合金纳米薄膜是采用cvd法和套管式生长工艺制备，不仅具有工艺简单、制备成本低的特点，而且克服了气相沉积法成膜不均匀的问题，为实现高质量、大面积、规模化的材料制备提供了方法；
18、3）上述pdxpt1-xse2三元合金用作红外传感器的光电转化材料，可与硅形成异质结，三元合金和硅基底接触区域形成的内建电场，增强了载流子的产生和分离速率；pdxpt1-xse2三元合金中的pd和pt协同作用有利于长循环下的结构和形态完整性，延长红外传感器件的使用寿命，使红外传感器件具有高稳定性的检测特性；
19、ptse2、pdse2作为过渡金属间接带隙半导体，带隙随着膜层厚度的增加而减小为零带隙，然而多层二维薄膜材料是多晶薄膜，存在较多缺陷，影响器件信号的响应灵敏度，三元合金可以弥补缺陷的产生，具有更好的电子迁移率；
20、所以，本专利技术提供的上述基于pdxpt1-xse2三元合金与硅异质结型的红外传感器具有稳定性高、开关比高、宽波段、高灵敏度等特点。
21、4）本专利技术提供的上述红外探测器主要是通过在硅/二氧化硅基底表面制备上述pdxpt1-xse2三元合金与硅异质结型红外探测器，采用常规的磁控溅射设备和cvd管式炉即可制备，且制备探测器件使用时无需低温环境，常温下即可进行测试使用，制备工艺简单，制作成本低。
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1.一种二维硒基三元合金纳米薄膜，其特征在于，为PdxPt1-xSe2三元合金纳米薄膜，主要是结合管式炉套管法和CVD法制备；
2.一种权利要求1所述的二维硒基三元合金纳米薄膜的制备方法，包括步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述合成钯铂薄膜的步骤包括：采用磁控溅射镀膜设备在清洗干净的所述生长基底的上表面制备一层所述钯/铂合金纳米薄膜；
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述生长基底为硅基底、二氧化硅基底或硅/二氧化硅基底，其中，所述硅/二氧化硅基底由硅层和二氧化硅层层叠设置组成。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述硅/二氧化硅基底中的二氧化硅层设置在所述硅层的上表面，且所述硅层的上表面有部分区域裸露；在所述合成三元合金薄膜的步骤中，所述钯/铂合金纳米薄膜直接形成在所述生长基底上表面裸露的硅层上和二氧化硅层上。
6.根据权利要求2或3或5所述的制备方法，其特征在于，所述合成三元合金薄膜的步骤包括：先分别将所述硒粉及含钯铂薄膜的生长基底置于同一个一端封口的套管中，再将装有
7.根据权利要求2或3或5所述的制备方法，其特征在于，在合成三元合金薄膜的过程中，在真空环境下将硒粉所处区域温度升高至220-230℃，含钯铂薄膜的生长基底所处区域温度升高至460-500℃；
8.一种二维硒基三元合金与硅异质结型红外探测器，包括硅基底和二氧化硅层，所述二氧化硅层层叠设置在所述硅基底的上表面，且所述硅基底的上表面部分裸露，所述硅基底的下表面设置第一金属电极，所述硅基底和二氧化硅层的上表面均平铺权利要求1所述的PdxPt1-xSe2三元合金纳米薄膜，在所述PdxPt1-xSe2三元合金纳米薄膜的上表面设置第二金属电极，使得所述PdxPt1-xSe2三元合金纳米薄膜一部分和第二金属电极形成欧姆接触，另一部分和所述硅基底的上表面裸露部分接触形成异质结；
9.一种权利要求8所述的红外探测器的制备方法，包括步骤：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）包括：提供一硅/二氧化硅基底，并对所述硅/二氧化硅基底中的二氧化硅层进行刻蚀，使所述硅/二氧化硅基底的上表面中裸露出部分硅层，得到所述生长基底。
...【技术特征摘要】
1.一种二维硒基三元合金纳米薄膜，其特征在于，为pdxpt1-xse2三元合金纳米薄膜，主要是结合管式炉套管法和cvd法制备；
2.一种权利要求1所述的二维硒基三元合金纳米薄膜的制备方法，包括步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述合成钯铂薄膜的步骤包括：采用磁控溅射镀膜设备在清洗干净的所述生长基底的上表面制备一层所述钯/铂合金纳米薄膜；
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述生长基底为硅基底、二氧化硅基底或硅/二氧化硅基底，其中，所述硅/二氧化硅基底由硅层和二氧化硅层层叠设置组成。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述硅/二氧化硅基底中的二氧化硅层设置在所述硅层的上表面，且所述硅层的上表面有部分区域裸露；在所述合成三元合金薄膜的步骤中，所述钯/铂合金纳米薄膜直接形成在所述生长基底上表面裸露的硅层上和二氧化硅层上。
6.根据权利要求2或3或5所述的制备方法，其特征在于，所述合成三元合金薄膜的步骤包括：先分别将所述硒粉及含钯铂薄膜的生长基底置于同一个一端封口的套管中，再将装有所述硒粉及含钯铂薄膜的生长基底的套管置于cvd反应室中，然后在真空环境中并持续向所述cvd反应室中...
【专利技术属性】
技术研发人员：古瑞琴，郭海周，周勇峰，杨志博，高胜国，张小水，
申请(专利权)人：郑州炜盛电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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