[发明专利]一种异质结材料及其应用

说明书

本发明属于半导体器件制备技术领域，具体涉及一种异质结材料及其应用，异质结材料包括：依次层叠设置的硒化钼薄膜、第一钝化层和硫化铅薄膜；其中，硒化钼薄膜通过激光辐射制备得到。该异质结材料可应用于光电探测器，其结构包括：绝缘衬底、上述异质结材料、钝化层和电极。其中，采用激光辐射制备硒化钼薄膜，磁控溅射制备硫化铅薄膜，光刻选择制备异质结区域。该光电探测器可探测红外光和近红外光，并且响应时间短、光响应度高，制备方法具有工艺简便，成本低和大规模生产的优点，因此该异质结光电探测器具有非常广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于半导体器件制备技术领域，更具体地，涉及一种异质结材料及其应用。

背景技术

半导体光电探测器是利用半导体材料中的光电效应来接收和探测光信号的器件，是现代光电器件中不可或缺的部分。然而，现有的光电探测器存在光电转换效率低、响应时间慢、探测波段有限等问题，因此，亟需研究一种高性能宽波段响应的红外光电探测器。

二维材料异质结是指两种或多种不同二维材料紧密接触构成的复合结构，具有不同材料拥有的优异特性，能够表现出不同于单一材料的性能，因此，以异质结为主体的光电器件性能往往比单一材料制备的同类器件性能更加优越。

现有的二维异质结材料存在一定的界面缺陷、功能不匹配等问题，且由于材料制备工艺的限制，制备大尺寸高质量的异质结较为困难，无法满足工业化应用的需求。现有二维材料异质结制备方法多为转移和化学沉积法，其中通过转移方法获得的薄膜，容易出现不平整、接触不充分的现象，薄膜表面物质没有去除干净，存在气泡、褶皱，这会影响异质结的质量。通过化学气相沉积制备的异质结，生长位置、生长面积不可控，化学气相沉积法无法稳定大规模地生产异质结。

因此，目前需要设计一种性能良好且制备可控的异质结以适用于光电半导体器件。

发明内容

本发明提供一种异质结材料及其应用，用以解决现有异质结制备不可控、性能有限的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种异质结材料，包括：依次层叠设置的硒化钼薄膜、第一钝化层和硫化铅薄膜；其中，所述硒化钼薄膜通过以下方法制得：

将硒化钼前驱体溶液旋涂至衬底上，用激光器照射所述衬底上的前驱体溶液得到硒化钼薄膜。

本发明的有益效果是：首先，由于硒化钼和硫化铅材料的光电探测性能，该异质结可探测红外光和近红外光，并且光谱响应范围广、光吸收强度高，应用前景广阔。其次，采用激光辐照来制备硒化钼薄膜，通过激光辐照技术制备的硒化钼薄膜具有高质量、尺寸大的特点，可根据需求在特定位置制备二维材料硒化钼，并且通过改变工艺可确定薄膜的尺寸，该方法具有成本低、收率高和能大规模生产等特点。另外，在硒化钼和硫化铅薄膜之间设置钝化层可减少材料之间的能极差，降低势垒高度，可有效抑制界面缺陷产生。

上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述第一钝化层的材料为Al₂O₃。

本发明的进一步有益效果是：Al₂O₃材料具有合适的功函数和能带位置，有利于降低界面缺陷态密度，提高异质结的性能。当将异质结应用于太阳能电池时可很好地调控界面。

进一步，所述硒化钼薄膜的长度范围为1cm～3cm、宽度范围为5mm～20mm、薄膜厚度范围为5nm～15nm。

本发明的进一步有益效果是：采用激光辐射方法制备硒化钼薄膜，可制备连续、均匀且面积较大的薄膜。

进一步，所述硫化铅薄膜的厚度范围为50nm～300nm，所述异质结的长度范围为5mm～30mm、宽度范围为1mm～10mm，所述第一钝化层的厚度为3nm～5nm。

本发明还提供一种如上所述的异质结材料的应用，应用于半导体器件。