[发明专利]一种Ga-GaSb硅基近红外光电探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Ga‑GaSb硅基近红外光电探测器及其制备方法。本发明提供的Ga‑GaSb硅基近红外光电探测器包括：硅片；复合于所述硅片一面的Ga‑GaSb纳米材料层；复合于所述Ga‑GaSb纳米材料层表面的顶电极；复合于所述硅片另一面的底电极。本发明以硅片为主体，使用透明的单层石墨烯作为顶电极，在单层石墨烯顶电极与硅片之间设置Ga‑GaSb纳米材料层，Ga‑GaSb与硅形成范德华异质结，以此构建垂直结构的光电探测器，单层石墨烯可以更有效的收集空穴和电子，增强器件导电性能，Ga‑GaSb与硅构建的异质结提升了硅的探测性能和探测光谱宽度，提高了器件的响应速度。

技术领域

本发明涉及近红外光电探测领域，特别涉及一种Ga-GaSb硅基近红外光电探测器及其制备方法。

背景技术

GaSb是典型的III-V族锑化物半导体，其直接带隙约为0.72eV，据报道，在所有的基于锑化物的半导体中，GaSb具有最大的载流子迁移率850cm² V^-1s^-1。基于其电子特性，GaSb将可用于电子和光电器件的技术制造，尤其是在红外区域中的应用(例如，GaSb纳米结构光电探测器，InAs/GaSb异质结光电二极管，GaSb/GaAs异质结光电探测器和GaSb/GaInSb异质结)光电探测器)。同时，除具有电子和光电特性外，还对基于GaSb的纳米结构(包括相应的固态溶液和异质结构)进行了广泛的研究，以用于谐振隧道二极管，太阳能电池和高电子迁移晶体管等广泛领域，另外，还因为它们的带隙和电子结构可以进行相应的微调。特别地，GaSb和GaSb基纳米结构在未来的理论和技术上展示出替代Si和Si基纳米结构的高潜力和能力。

理论上，GaSb可预期带来良好的光电性能，但实际上如何实现，仍是需要探索的问题。因此如何获得具有高响应、高探测率和低噪声的近红外光探测器件仍是本领域需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Ga-GaSb硅基近红外光电探测器及其制备方法。本发明提供的Ga-GaSb硅基近红外光电探测器具有超短的响应时间，较高的响应度及探测率。

本发明提供了一种Ga-GaSb硅基近红外光电探测器，包括：

硅片；

复合于所述硅片一面的Ga-GaSb纳米材料层；

复合于所述Ga-GaSb纳米材料层表面的顶电极；

复合于所述硅片另一面的底电极。

优选的，所述Ga-GaSb纳米材料层中的Ga-GaSb纳米材料通过以下制备方法制得：

三甲氨基镓二聚体和三苯基锑在十八烯中反应，形成Ga-GaSb纳米材料。

优选的，所述反应的温度为200～330℃，时间为1～30min。

优选的，所述三甲氨基镓二聚体与三苯基锑的摩尔比为(0.5～2)∶1；

所述三苯基锑与十八烯的用量比为0.05mmol∶(4～15)mL。

优选的，所述制备方法具体包括以下步骤：

a)将三苯基锑溶解液与十八烯超声混合，得到混合液；

b)将三甲氨基镓二聚体溶解液加入所述混合液中进行反应，形成Ga-GaSb纳米材料。

优选的，所述三苯基锑溶解液为三苯基锑溶解于十八烯中得到的溶解液；

所述三苯基锑溶解液中，三苯基锑与十八烯的用量比为0.05mmol∶(0.5～5)mL；

所述三甲氨基镓二聚体溶解液为三甲氨基镓二聚体溶解于十八烯中得到的溶解液；