【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，具体涉及纳米线阵列器件及其制备方法和应用。
技术介绍
1、光电探测器广泛应用于光通信、图像传感、医学成像与空间监测等诸多重要领域。随着对光电探测器需求的提高，要求其具有小尺寸、高性能、柔韧性和易于集成等特点。纳米线具有新颖的机械、光学和电子特性，特别是垂直纳米线阵列，它可以大大增加吸收截面，比其物理尺寸大得多。优异的抗反射和光捕获性能进一步增强光吸收，这些特性在薄膜中并不存在，因此纳米线阵列在光电探测领域展现出巨大潜力。然而，目前纳米线阵列器件仍存在表面态严重、载流子流失、制备复杂等问题，严重影响了纳米线阵列器件的性能。到目前为止，纳米线阵列器件的暗电流和探测效率与薄膜器件仍相差甚远，这阻碍了纳米线阵列器件的发展。因此，设计新的纳米线阵列器件结构提升纳米线的探测性能是非常必要的。
2、文献【acs appl.nano mater.2023,6,14103-14113】提出一种纳米线阵列器件制作方法，为了制作纳米线阵列器件顶部区域电极，需要在纳米线阵列缝隙填充透明且绝缘的有机su8层，然后将填充层通过icp蚀刻回去，直到发现纳米线的颈部，然后在185度下固化2min。这势必会引入外来污染，操作复杂，且刻蚀会导致纳米线的损伤，影响器件性能。
技术实现思路
1、基于上述背景，本专利技术针对纳米线阵列探测器存在的性能差、制备工艺复杂的问题，提供了一种纳米线阵列器件及其制备方法，具体采用了如下技术方案：
2、本专利技术的第一个方面提供了一种纳
3、在一些实施例中，所述衬底为至少一层的掺杂结构，并与金属电极相连。
4、在一些实施例中，所述半导体纳米线可以直立生长，也可以呈角度生长于衬底的其中一层之上。
5、在一些实施例中，所述半导体纳米线为具有同质结或异质结构的p-n结或p-i-n结纳米线。
6、在一些实施例中，所述半导体纳米线的制备材料包括si、ge、氧化物、ii-iv族或者iii-v族材料的半导体。
7、在一些实施例中，所述半导体纳米线的结构包括至少一段p-n结或p-i-n结。
8、在一些实施例中，所述纳米线阵列中至少部分半导体纳米线为轴向结构。
9、在一些实施例中，所述纳米线阵列中至少部分半导体纳米线为径向结构，且壳层与衬底之间设有绝缘层。
10、在一些实施例中，所述衬底上制备有绝缘层，且所述绝缘层上开设有图案化孔洞，所述径向结构的半导体纳米线的核心结构生长于所述图案化孔洞中，与衬底相连；所述壳层生长于所述绝缘层上。
11、在一些实施例中，所述半导体纳米线的壳层上生长有宽带隙材料或者低表面复合速率材料形成的钝化层，其中所述宽带隙材料的带隙大于壳层材料的带隙，所述低表面复合速率材料的表面复合速率低于壳层材料的表面复合速率。
12、在一些实施例中，所述金属纳米线通过溅射、喷洒和/或旋涂的方式架设在半导体纳米线上，形成与半导体纳米线连接的金属纳米线网络。
13、在一些实施例中，所述金属纳米线通过退火的方式嵌入半导体纳米线的顶部区域或壳层中，形成稳定的肖特基接触。
14、本专利技术的第二个方面提供了上述第一个方面所述的纳米线阵列器件的一种制备方法，包括如下步骤：
15、在衬底上外延生长具有轴向结构的半导体纳米线，在所述半导体纳米线顶部区域通过溅射、喷洒和/或旋涂的方式架设金属纳米线，并通过退火使所述金属纳米线嵌入半导体纳米线的顶部区域，与半导体纳米线形成肖特基接触。
16、本专利技术的第三个方面提供了上述第一个方面所述的纳米线阵列器件的另一种制备方法，包括如下步骤：
17、在具有图案化孔洞的衬底上外延生长具有径向结构的半导体纳米线，并在所述半导体纳米线的壳层上生长由宽带隙材料或者低表面复合速率材料形成的钝化层；在所述半导体纳米线顶部区域通过溅射、喷洒和/或旋涂的方式架设金属纳米线，并通过退火使所述金属纳米线嵌入半导体纳米线的壳层，与半导体纳米线形成肖特基接触。
18、本专利技术的第四个方面包括上述的纳米线阵列器件在光电器件、光伏器件、柔性器件，以及图像传感、医学成像或环境检测领域的应用。
19、本专利技术的有益效果：
20、本专利技术公开了一种纳米线阵列器件及其制备方法，通过简单的转移操作和退火技术，使金属纳米线嵌入到半导体纳米线的壳层或顶层，与半导体纳米线形成肖特基接触，并形成金属纳米线网络。半导体纳米线的p-n结或p-i-n结构以及半导体纳米线与金属纳米线间形成的肖特基结处可以促使光生载流子有效且快速地多次分离和运输，不仅可以有效降低暗电流水平，也可以提高纳米线探测器件的光响应。进一步的，通过在纳米线表面生长宽带隙材料或者低表面复合速率材料形成的钝化层，有效的避免了载流子的流失，降低了纳米线光电探测器的暗电流。
21、本专利技术公开了提高纳米线光电探测性能的一种简单有效的途径，有助于获得低暗电流水平、高响应率、高稳定性的纳米线阵列探测器。相比于现有技术，本专利技术公开的纳米线阵列器件及其制备方法可以避免引入外来污染、操作难度大、且刻蚀会导致纳米线的损伤进而影响器件性能的问题，金属纳米线可以架设在半导体纳米线顶部区域，通过简单的旋涂金属纳米线和退火技术，可在纳米线顶部区域形成稳定的接触，并且表现出优异的光电特性。
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1.一种纳米线阵列器件，其特征在于，所述纳米线阵列器件包括衬底、半导体纳米线阵列和金属纳米线，所述半导体纳米线阵列生长于衬底上，形成轴向或径向结构；所述金属纳米线与半导体纳米线的顶部区域和/或外壳相连接，与半导体纳米线形成肖特基接触，并形成金属纳米线网络。
2.根据权利要求1所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述衬底为至少一层的掺杂结构，并与金属电极相连。
3.根据权利要求2所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述半导体纳米线通过直立生长或呈角度生长于衬底的其中一层之上。
4.根据权利要求1所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述半导体纳米线为具有同质结或异质结结构的P-N结或P-I-N结纳米线。
5.根据权利要求4所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述半导体纳米线的制备材料包括Si、Ge、氧化物、II-IV族或者III-V族材料的半导体。
6.根据权利要求4所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述半导体纳米线的结构包括至少一段P-N结或P-I-N结。
7.根据权利要求1-6任一项所述的纳米线阵列器件，其特征在于，
8.根据权利要求1-6任一项所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述纳米线阵列中至少部分半导体纳米线为径向结构，且壳层与衬底之间设有绝缘层。
9.根据权利要求8所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述衬底上制备有绝缘层，且所述绝缘层上开设有图案化孔洞，所述径向结构的半导体纳米线的核心结构生长于所述图案化孔洞中，与衬底相连；所述壳层生长于所述绝缘层上。
10.根据权利要求8所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述半导体纳米线的壳层上生长有宽带隙材料或者低表面复合速率材料形成的钝化层，其中所述宽带隙材料的带隙大于壳层材料的带隙，所述低表面复合速率材料的表面复合速率低于壳层材料的表面复合速率。
11.根据权利要求1-6、9、10任一项所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述金属纳米线通过溅射、喷洒、棒涂、机械印刷和/或旋涂的方式架设在半导体纳米线上，形成与半导体纳米线连接的金属纳米线网络。
12.根据权利要求11所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述金属纳米线通过退火的方式嵌入半导体纳米线的顶部区域或壳层中，形成稳定的肖特基接触。
13.一种根据权利要求1-12任一项所述的纳米线阵列器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
14.一种根据权利要求1-12任一项所述的纳米线阵列器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
15.如权利要求1-12任一项所述的纳米线阵列器件在光电器件、光伏器件、柔性器件，以及图像传感、医学成像或环境检测领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米线阵列器件，其特征在于，所述纳米线阵列器件包括衬底、半导体纳米线阵列和金属纳米线，所述半导体纳米线阵列生长于衬底上，形成轴向或径向结构；所述金属纳米线与半导体纳米线的顶部区域和/或外壳相连接，与半导体纳米线形成肖特基接触，并形成金属纳米线网络。
2.根据权利要求1所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述衬底为至少一层的掺杂结构，并与金属电极相连。
3.根据权利要求2所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述半导体纳米线通过直立生长或呈角度生长于衬底的其中一层之上。
4.根据权利要求1所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述半导体纳米线为具有同质结或异质结结构的p-n结或p-i-n结纳米线。
5.根据权利要求4所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述半导体纳米线的制备材料包括si、ge、氧化物、ii-iv族或者iii-v族材料的半导体。
6.根据权利要求4所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述半导体纳米线的结构包括至少一段p-n结或p-i-n结。
7.根据权利要求1-6任一项所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述纳米线阵列中至少部分半导体纳米线为轴向结构。
8.根据权利要求1-6任一项所述的纳米线阵列器件，其特征在于，所述纳米线阵列中至少部分半导体纳米线为径向结构，且壳层与衬底之间设有绝缘层。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：张运炎，查超飞，张林君，尚复祥，程志渊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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