[发明专利]一种基于深能级缺陷态的CdTe宽光谱探测器及其工作方法

权利要求书

1.一种基于深能级缺陷态的CdTe宽光谱探测器，该探测器基于晶体管结构，其特征在于，使用分子束外延系统，在范德华衬底上制备具有深能级缺陷态的CdTe外延薄膜；将所述CdTe外延薄膜转移到表面含有SiO₂薄层膜的重掺Si晶圆衬底上作为沟道材料；采用氩离子刻蚀和光刻将CdTe外延薄膜图形化，利用光刻和金属热蒸镀法制备Cr/Au金属电极作为源漏电极，在划去氧化层的重掺硅上涂Ag浆作为栅电极，即构成所述的CdTe宽光谱探测器。

2.根据权利要求1所述的CdTe宽光谱探测器，其特征在于：所述范德华衬底为云母即Mica、石墨烯、MoTe₂、WSe₂或NbSe₂。

3.根据权利要求1所述的CdTe宽光谱探测器，其特征在于：所述具有深能级缺陷态的CdTe外延薄膜，在制备过程中，是通过调控分子束外延系统中的束流比为CdTe:Te=1:1.9-2.1和生长温度为270-300℃制得的CdTe外延薄膜，通过控制生长时间，从几十分钟至几小时，厚度从几十纳米到10微米。

4.根据权利要求1所述的CdTe宽光谱探测器，其特征在于：所述薄膜转移是将聚二甲基硅氧烷即PDMS薄膜粘在CdTe外延薄膜表面，随后将PDMS/CdTe/Mica放置于去离子水中浸泡1-6小时，待PDMS/CdTe薄膜与Mica衬底分离后，将其对粘在表面含有SiO₂薄层膜的重掺Si晶圆衬底上，最后将PDMS取下。

5.根据权利要求1所述的CdTe宽光谱探测器，其特征在于，所述薄膜图形化是在CdTe外延薄膜上旋涂AZ5214光刻胶，以500-1000转/分钟旋转5-10秒后，以3000-5000转/分钟旋转30-60秒；在加热板上以70-110℃加热1-5分钟完成前烘；在紫外光刻机中，用定制的沟道宽度为50-500微米的光刻掩膜版与样品对准后，曝光10-30秒；将曝光后的CdTe外延薄膜放置于显影液中20-40秒后，用去离子水冲洗并用氮气枪吹干；随后用氩离子刻蚀3-6分钟；将CdTe外延薄膜放置于丙酮中浸泡15-50分钟去除用于保护图形化薄膜的光刻胶。

6.根据权利要求1所述的CdTe宽光谱探测器，其特征在于，所述源漏电极是在图形化的CdTe外延薄膜上旋涂PMMA光刻胶，以500-1000转/分钟旋转5-10秒后，以3000-5000转/分钟旋转30-60秒；在加热板上以100-180℃加热1-5分钟完成前烘；在电子束光刻机中根据DesignCAD设计的图案光刻成为沟道长度为1.5-10微米可调的图形；将曝光后的CdTe外延薄膜放置于显影液中6-10秒后，用异丙醇冲洗并用氮气枪吹干；随后使用热蒸发镀膜法蒸镀金属电极，所用金属及其厚度为Cr：10-20纳米/Au：50-200纳米；将蒸镀金属后的样品放入丙酮溶液中，浸泡15-50分钟，完成对除金属电极外金属层的剥离；所述栅电极为在划去氧化层的重掺硅上涂Ag浆。

7.一种权利要求1至6中任一项所述的CdTe宽光谱探测器的工作方法，其特征在于：若向所述探测器的栅极施加正向电压，探测器的探测范围得到拓展，截止波长从原来的870纳米拓展到1.65微米，实现由紫外到长波近红外波段的宽谱探测。