[实用新型]一种基于多组分有机体异质结和砷化铟的宽光谱光敏二极管

说明书

本实用新型公开了一种基于多组分有机体异质结和砷化铟的宽光谱光敏二极管。利用无机半导体的高迁移率，多组分有机体异质结的高光吸收效率，以及无机与有机吸收光谱的互补，本实用新型具有光响应度更高，光谱响应范围更宽的优点。从下至上，基于本实用新型的宽光谱光敏二极管由砷化铟晶片、多组分有机体异质结层、空穴阻挡层、三氧化二锑(Sb₂O₃)/银(Ag)/三氧化二锑薄膜和钛/金薄膜组成。其中透明导电三层薄膜，三氧化二锑/银/三氧化二锑，采用电子束真空热蒸发方法制备。

技术领域

本发明涉及一种光敏有机二极管的制造方法，属于固体电子器件技术领域。

背景技术

光敏二极管是将光信号转化为电信号的半导体器件，可用作光控开关，光信号接收，红外光到可见光的转换等等，可以说它被广泛的应用于生活、军事、科学的各个领域。有机体异质结通常由一种有机电子施体(简称施体)和一种有机电子受体(简称受体)分子混合而成，由于施体分子和受体分子的接触面积大，它具有很高的激子扩散效率。

如今无机光敏二极管已经产业化，但存在着制作成本高，响应光谱窄等缺点，而纯有机材料的光敏二极管也存在着迁移率低，响应速度慢等问题。因此，运用无机与有机相结合，利用无机半导体的高迁移率，多组分有机体异质结的高光吸收率，以及无机与有机吸收光谱的互补，可以制作光响应度更高，光谱响应更宽的光敏二极管。

相对于由一种电子施体和一种电子受体混合而成的有机体异质结，由吸收光谱互补的两种以上施体和受体组成的多组分有机体异质结作为光吸收层可以有效提高可见光区光谱响应范围。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于多组分有机体异质结和砷化铟的宽光谱光敏二极管，通过无机和有机材料的吸收光谱互补以此来扩大光敏二极管的光谱响应范围，其范围可扩大到 0.3～3μm。

本发明的目的是这样实现的：多组分有机体异质结作为可见光与近红外光(0.3～1.0μm) 的光吸收层，在正常光照下，光吸收层产生大量激子，激子扩散到光吸收层与砷化铟交界面解离产生自由电子空穴对，在反向偏压下形成光电流。而对于1.0～3.0μm的红外入射光，主要被砷化铟吸收。多组分有机体异质结主要吸收可见光与近红外光，砷化铟主要吸收红外光，二者形成的有机-无机宽光谱光敏二极管具光响应度高，光谱响应范围更大的特点。

基于多组分有机体异质结和砷化铟的宽光谱光敏二极管，它是由砷化铟晶片兼作衬底、多组分有机体异质结层、空穴阻挡层、三氧化二锑/银/三氧化二锑薄膜、钛/金薄膜组成，从下至上，其顺序依次是钛/金薄膜，砷化铟晶片，多组分有机体异质结层，空穴阻挡层和三氧化二锑/银/三氧化二锑薄膜。空穴阻挡层采用3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1， 2，4-三唑薄膜，并且采用真空热蒸发方法制备。

附图说明

图1是本发明的示意图。

具体实施方式

以苝四甲酸二酐/酞菁铜/酞菁铅作为多组分有机体异质结，砷化铟作为衬底为例，本发明的制备过程如下：

a)用标准工艺清洗砷化铟衬底，依次用丙酮，乙醇，去离子水在超声机下清洗10分钟，然后用氮气吹干后，放入恒温60度的烘箱维持20分钟；

b)用真空共蒸发方法在砷化铟衬底上制备一层厚度30nm,混合比1：1：1的苝四甲酸二酐/酞菁铜/酞菁铅多组分有机体异质结薄膜；

c)用真空热蒸发方法制备一层厚度15nm的3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基) -1，2，4-三唑作为空穴阻挡层；

d)用电子束蒸发方法制备Sb₂O₃/Ag/Sb₂O₃薄膜作为透明顶电极；各层厚度依次为5， 12和30nm；

e)用真空蒸发方法在砷化铟背面蒸镀Ti/Au薄膜作为底电极。