[发明专利]基于石墨烯/砷化镓肖特基结的近红外光电探测器

说明书

本发明涉及一种基于石墨烯/砷化镓肖特基结的近红外光电探测器，包括一n型砷化镓基底，所述n型砷化镓基底的背面沉积有背电极，正面沉积有绝缘层，所述绝缘层上通过蚀刻形成有窗口区，所述窗口区上蒸镀有氧化铝钝化层；所述绝缘层上设有正电极，所述氧化铝钝化层上具有石墨烯层，且所述石墨烯层的一部分与所述正电极接触；所述石墨烯层上涂布有银纳米颗粒。本发明的基于石墨烯/砷化镓肖特基结的近红外光电探测器，能够在降低器件暗电流的同时增大光电流，从而使探测器的响应度、探测率得到提高。

技术领域

本发明涉及近红外光电探测技术领域，尤其涉及一种基于石墨烯/砷化镓肖特基结近红外光电探测器。

背景技术

由于石墨烯具有独特的零带隙结构，当它与半导体接触后可以形成肖特基结而应用在太阳能电池、光电探测器等领域。砷化镓作为直接带隙半导体，具有较高的光吸收系数和载流子迁移率，与石墨烯形成的肖特基结光电探测器具有探测范围广、响应度高、探测率大等特点。目前，石墨烯/砷化镓肖特基结在光电探测和太阳能领域具有广阔的应用前景。

目前已有很多关于提高石墨烯/砷化镓肖特基结近红外光电探测器性能的文献报道，如在石墨烯/砷化镓表面旋涂转换粒子、硅量子点和金纳米颗粒、银纳米颗粒；掺入氧化铝钝化层。尽管这些报道都在一定程度上提高了器件的光电性能，但通过界面钝化的方法虽然在一定程度上降低了器件的暗电流，但不能很大程度的提高探测器的光电流。利用量子点和纳米颗粒可以提高探测器对近红外光的吸收从而增大器件的光电流，但是对降低器件的暗电流几乎没有作用。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于石墨烯/砷化镓肖特基结近红外光电探测器，该近红外光电探测器能够在降低器件暗电流的同时增大光电流，从而使探测器的响应度、探测率得到提高。

为实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种基于石墨烯/砷化镓肖特基结的近红外光电探测器，包括一n型砷化镓基底，所述n型砷化镓基底的背面沉积有背电极，正面沉积有绝缘层，所述绝缘层上通过蚀刻形成有窗口区，所述窗口区上蒸镀有氧化铝钝化层；所述绝缘层上设有正电极，所述氧化铝钝化层上具有石墨烯层，且所述石墨烯层的一部分与所述正电极接触；所述石墨烯层上涂布有银纳米颗粒。

进一步地，所述背电极为钛/铂/金电极。优选地，所述钛/铂/金电极中各层的厚度分别为20nm/30nm/200nm。

进一步地，所述绝缘层为氮化硅绝缘层，所述绝缘层的厚度为200-300nm。

进一步地，所述氧化铝钝化层的厚度为2-3nm。

进一步地，所述石墨烯层为双层石墨烯。

进一步地，所述银纳米颗粒的直径为30-100nm。

进一步地，所述正电极为银电极。

本发明还提供了所述的基于石墨烯/砷化镓肖特基结近红外光电探测器的制备方法，包括如下步骤：

以n型砷化镓晶片作为基底，在所述基底的背面依次溅射Ti层、Pt层和Au层，得到背电极；

在所述基底的正面沉积氮化硅绝缘层；接着蚀刻去除部分绝缘层，形成窗口区；

在所述的窗口区表面沉积氧化铝钝化层；

将石墨烯转移至所述窗口区的氧化铝钝化层上，并使部分石墨烯覆盖于绝缘层上；接着，在位于窗口区的石墨烯上涂布银纳米颗粒；

在绝缘层上覆盖有石墨烯的区域表面设置正电极。

进一步地，所述砷化镓晶片在沉积背电极和氧化铝钝化层之前，先依次经过丙酮、异丙醇、盐酸溶液清洗，以去除表面的金属离子和氧化物。

进一步地，所述正电极是通过在绝缘层上覆盖有石墨烯的区域表面涂布银浆得到的。