[发明专利]一种近红外光电探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电探测器领域，具体涉及一种近红外光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器是利用半导体材料的光电导效应制成的一种光探测器件。所谓光电导效应，是指由辐射引起的被照射材料电导率改变的一种物理现象。光电探测器用途广泛，涵盖军事和国民经济的各个领域，如在可见光和近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等。目前科学研究和工业生产领域利用新型二维材料半导体形成高效光电探测器正在迅猛发展。

III-VI半导体材料由于具有特殊的电学和光学性能，在电子和光电子领域具有巨大的潜在应用。在这些半导体中，InSe是一种重要的层状半导体，其光电探测范围可从可见光到近红外波段，且具有高的光电响应，但是目前报道的γ-InSe在环境条件下容易被氧化，这极大地限制了其应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种近红外光电探测器及其制备方法。本发明提供的近红外光电探测器具有很高的近红外光响应度，同时具有很好的环境稳定性。

本发明第一方面提供了近红外光电探测器，包括：基底、依次设置在所述基底表面上的隔离层和光吸收层、以及设置在所述光吸收层相对的两端且分别与所述光吸收层接触的源极和漏极，所述源极和所述漏极之间形成的沟道结构暴露出部分所述光吸收层，所述光吸收层的材料包括β-InSe纳米薄片。

其中，所述光吸收层的厚度为2-20nm。

其中，所述光吸收层的厚度为5-10nm。

其中，所述源极和所述漏极之间暴露出的光吸收层沿垂直于所述源极和所述漏极延伸方向的长度为1-10μm，沿平行于所述源极和所述漏极延伸方向的宽度为1-15μm。

其中，所述源极和所述漏极之间暴露出的光吸收层的长度为3μm，宽度为10μm。

其中，所述基底的材质为硅，所述基底的厚度为300-500μm，电阻率为1-10Ω·cm；所述隔离层的材质为二氧化硅，所述隔离层的厚度为200-500nm。

其中，所述光吸收层上还设置有石墨烯层、纳米金属层或量子点层。

其中，所述源极和漏极的材质为金、钛、铝、铬、钨和镍中的至少一种。

其中，所述源极和漏极均为由铬层和金层层叠形成的复合电极，其中，所述铬层与所述光吸收层接触，所述铬层的厚度为5-10nm，所述金层的厚度为20-80nm。

本发明第一方面提供的近红外光电探测器在具有很高的近红外光响应度的同时，具有很好的环境稳定性。这表明所述探测器能够在非低温、非真空的空气环境中持续稳定的工作。可以省去为了防止二维材料氧化等问题必须要进行的器件封装保护的过程，为器件的实际生产使用大大地简化了加工工序，同时得到的探测器结构简单。

本发明第二方面提供了一种近红外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

提供基底和设置在所述基底上的隔离层；

提供β-InSe单晶块，将β-InSe单晶块粘到胶带上，反复撕胶带10-20次，得到β-InSe纳米薄片，再将得到的β-InSe纳米薄片转移到有机薄膜上，随后将所述有机薄膜上的β-InSe纳米薄片转移到所述隔离层上，形成光吸收层；

在所述β-InSe纳米薄片上方以及未被所述β-InSe纳米薄片覆盖的隔离层上方旋涂光刻胶，经曝光和显影后，形成电极图案；

沉积电极材料，随后采用有机溶剂剥离光刻胶，形成源极和漏极。

本发明实施例提供的光电探测器的制备方法工艺简单易操作。制得的具有很好的环境稳定性，同时所述光电探测器具有高的光响应度，极具实用价值。

综上，本发明有益效果包括以下几个方面：

1、本发明实施例提供的近红外光电探测器，采用β-InSe纳米薄片作为半导体材料，环境稳定性良好，不容易被氧化，解决了现有半导体材料γ-InSe存在的缺陷。得到的近红外光电探测器在具有很高的近红外光响应度的同时，具有很好的环境稳定性。

2、本发明实施例提供的近红外光电探测器的制备方法工艺简单易操作。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的近红外光电探测器的结构示意图；

图2为本发明实施方式提供的近红外光电探测器的制备方法示意图；

图3为本发明实施方式提供的近红外光电探测器的制备方法流程图；

图4为本发明实施方式提供的近红外光电探测器的环境稳定性测试结果；

图5为本发明实施方式提供的近红外光电探测器进行光电探测测试结果。

具体实施方式