[发明专利]可见光探测器及制备方法

说明书

可见光探测器及制备方法，及电子信息材料与元器件技术，本发明的可见光探测器包括设置于Si(100)衬底上表面的Bi₂O₃层，所述Bi₂O₃层的上表面设置有Bi₂(SeO₃)₃薄膜层，在Bi₂O₃层的上表面和Bi₂(SeO₃)₃薄膜层的上表面设置有电极。本发明的探测器具有较低的暗电流和较快的光响应速度。

技术领域

本发明涉及电子信息材料与元器件技术。

背景技术

光电探测器作为现代社会最重要的光电器件之一，已经于人类生活密不可分。该类器件可以将光信号精确地、快速地转换为电信号(通常是电流或者电压)，因而被广泛应用于图像传感、光通信、生物医学热成像、环境监测、国防技术和运动监测等领域。近几十年来，金属氧化物半导体材料由于其优异的物理性能，稳定的化学性能以及便于批量生产等优点而备受关注。

光电探测器根据太阳光的光谱范围，可简单分为紫外、可见和红外探测器。可见光的波长范围是390-780nm，可见光探测器即为探测到人眼可见的光。可见光探测器在光通信、遥感、光谱分析、监视、荧光生物医学成像等领域有着广泛的应用。因此，可见光电探测器的应用前景以及社会需求相对而言较大。

Bi₂O₃具有特殊的物理性质和晶体形态,现有的文献报道了其具有六种Bi₂O₃的多晶型，分别标记为α、β、γ、δ、ε、ω相。其中低温α-Bi₂O₃和高温δ-Bi₂O₃是稳定的；其他是高温亚稳相。每一种晶型都具有不同的晶体结构和物理性质，即电学、光学和光电等。氧化铋薄膜具有范围在2～3.96eV的直接带隙，同时具有高折射率、高介电常数以及显著的光电导和光致发光特性。这些特性使得Bi₂O₃材料作为可见光探测器材料使用有很大的潜力，但是相对于平时经常使用的可见光探测器又有所不足，如载流子迁移率较低，空穴-电子复合率较高，光生电流较小，为了进一步提升其性能和适应在可见光探测器的应用，选择制作Bi₂(SeO₃)₃-Bi₂O₃异质结探测器。Bi₂(SeO₃)₃是通过Se颗粒加热蒸发和Bi₂O₃颗粒电子打击溅射在Si(100)单晶基片表面反应生成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有较低的暗电流和较快的光响应速度的可见光探测器及其制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，可见光探测器，其特征在于，包括设置于Si衬底上表面的Bi₂O₃层，所述Bi₂O₃层的上表面设置有Bi₂(SeO₃)₃薄膜层，在Bi₂O₃层的上表面和Bi₂(SeO₃)₃薄膜层的上表面设置有电极，

本发明还提供一种可见光探测器的制备方法，包括下述步骤：

(S1)以Bi₂O₃为Bi和O源，以高纯的Se颗粒为Se源，利用分子束外延方法在Si衬底的表面依次生长Bi₂O₃薄膜和Bi₂(SeO₃)₃薄膜；