[发明专利]基于p-GeTe/n-Si光伏型红外探测器及其制备方法

说明书

基于p‑GeTe/n‑Si光伏型红外探测器及其制备方法，属于红外探测领域，尤其是一种光伏型红外探测器。本发明由n型单晶Si基片、p型GeTe薄膜和两个电极构成；其中p型GeTe薄膜设置在单晶Si基片之上；两个电极其中一个设置在Si基片表面，另一个设置在GeTe薄膜表面。制备过程包括基片清洗、GeTe薄膜溅射、电极蒸镀、退火步骤。本发明具有工艺简单，易于集成，成本低，响应快，探测率高等优点，且可以在室温下工作，在红外探测领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于红外探测领域，尤其是一种光伏型红外光电探测器。

背景技术

红外探测在军事、电力、工业、夜视、生物、监测等领域有极为广泛的应用。光伏型红外探测器由于响应时间短，在对响应时间要求高的场合有着不可替代的作用。目前，商业化的红外探测器主要有碲镉汞探测器、碲化铟探测器、非晶硅探测器和氧化钒探测器等。其中，非晶硅探测器和氧化钒探测器在常温下工作，但探测效果不够理想。碲镉汞探测器、碲化铟探测器因探测率较高常用作军事领域，但使用过程中需要制冷，且由于探测器光敏材料与其后端读出电路晶格不匹配，难以有效集成。导致探测器集成度低，生产成本过高，难以展开大面积的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于集成,低成本,可室温下使用的高探测率的光伏型红外探测器。

本发明基于p-GeTe/n-Si光伏型红外探测器，其特征在于所述探测器由n型单晶Si基片、p型GeTe薄膜和两个电极构成；其中：

p型GeTe薄膜设置在单晶Si基片之上；

两个电极其中一个设置在Si基片表面，另一个设置在GeTe薄膜表面。

所述的p型GeTe薄膜厚度为20-60nm。

所述的电极为Al、Au或ITO，厚度为50-150nm。

所述的基于p-GeTe/n-Si光伏型红外探测器，其制备步骤如下：

S1，基片清洗：先将n型单晶Si基片浸泡于由离子水、双氧水、氨水按照2～3:1:1的体积比混合的溶液中，在70～85℃下，清洗30～90min，然后将基片冲洗干净，吹干；

S2，GeTe薄膜溅射：将基片放在磁控溅射仪中，10^-5Pa真空环境下，充Ar气，使腔体气压保持在3～5Pa，使用GeTe靶材溅射60-200s，使得厚度达到20-60nm；

S3，电极蒸镀或退火；

电极蒸镀是将经S2处理的器件放入真空蒸镀室中，真空度小于10^-5Pa后，在GeTe和Si表面分别蒸镀电极30-90s，使得电极厚度达到50-150nm；

退火是将经S3处理的器件取出，在260-400℃范围退火10-20min。

S4，根据S3步骤选择是退火或电极蒸镀，不与步骤S3相同。

本发明具有工艺简单，成本低，探测率高，与目前常规探测器的探测率对比如表1所示等优点，且可以在室温下工作，在红外探测领域具有一定的应用前景。同时，GeTe作为相变材料，已成为下一代存储和计算的关键材料。本发明所述探测器的优势在于利用GeTe/Si的异质结作为光敏层，利于将来探测器材料与读出电路的整合，便于探测器的小型化和集成化，降低探测器的成本。

表.1常见商用探测器的探测率对比