[发明专利]一种光电探测器及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种光电探测器及其制备方法与应用，所述光电探测器包括半导体薄膜、第一电极和第二电极；所述光电探测器由下至上依次为衬底、n型ZnAlO薄膜层、Ni@NiO量子点(quantum dot，QDs)层、ZnLiS层和p型AlZnLiN薄膜层，所述第一电极位于所述n型ZnAlO薄膜层上，所述第二电极位于所述p型AlZnLiN薄膜层的上表面。本发明方案设计巧妙，制备操作简单，制得的光电探测器响应灵敏度高，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，具体涉及一种光电探测器及其制备方法与应用。

背景技术

AlN是III-V族化合物，通常以六方晶系中的纤锌矿结构存在，具有许多优异的性能，如高的热传导性、低的热膨胀系数、高的电绝缘性质、高的介质穿强度、优异的机械强度、优异的化学稳定性和低毒害性、良好的光学性能等。由于AlN有诸多优异性能，如带隙宽、极性强，禁带宽度为6.2eV，使得其在光电探测器等领域有着广阔的应用前景。

光电探测器由于可以将光信号转换成为电信号输出而广泛的被应用在光学通讯、成像、生物传感中。AlN薄膜在制备基于光电探测器中具有潜在的应用价值，然而，由于AlN薄膜的激活比较困难，导致高质量AlN薄膜一直难以突破，这也使得基于AlN薄膜的光电器件一直处于研发的初始阶段。因此，制备一种高质量AlN薄膜对于开发光电器件具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种光电探测器，该光电探测器结构新颖且响应灵敏度高。

本发明还提出一种上述光电探测器的制备方法。

本发明还提出一种上述光电探测器的应用。

本发明第一方面实施例的光电探测器，所述光电探测器包括AlN薄膜、第一电极和第二电极；所述AlN薄膜由下至上依次为衬底、n型ZnAlO薄膜层、Ni@NiO量子点(quantumdot，QDs)层、ZnLiS层和p型AlZnLiN薄膜层，所述第一电极位于所述n型ZnAlO薄膜层上，所述第二电极位于所述p型AlZnLiN薄膜层的上表面。

根据本发明的一些实施例，所述电极呈回形。

根据本发明的一些实施例，所述n型ZnAlO薄膜层的厚度为(300～1200)nm。

根据本发明的一些实施例，所述Ni@NiO QDs层的厚度为(2～50)nm。

根据本发明的一些实施例，所述ZnLiS层的厚度为(30～50)nm。

根据本发明的一些实施例，所述p型AlZnLiN薄膜层的厚度为(300～500)nm。

本发明实施例的光电探测器，至少具有以下有益效果：本发明方案将Zn和Li巧妙的共掺杂在AlN中，制得的薄膜材料不仅具有较好地结晶质量，而且具有较好的光学性能，在光电探测器制备中具有良好的应用前景，本发明方案的薄膜结构新颖，利用Ni@NiO QDs层提高光生载流子的空穴分离效率，该光电探测器具有较高的响应灵敏度。

本发明第二方面实施例的制备方法，包括以下步骤：

S1、在衬底上形成n型ZnAlO薄膜层；

S2、在所述n型ZnAlO薄膜层上形成Ni@NiO QDs层；

S3、在除第一电极安装空隙外的n型ZnAlO薄膜层表面部分生长ZnLiS薄膜层；

S4、在ZnLiS薄膜层表面生长p型AlZnLiN薄膜层，在n型ZnAlO薄膜层表面上第一电极安装空隙部分制备第一电极，在p型AlZnLiN薄膜层表面制备第二电极，即得所述光电探测器。