[发明专利]一种光电探测器及其制备方法

说明书

本发明提供一种光电探测器及其制备方法，光电探测器包括衬底、超宽禁带层、窄禁带层以及电极层，超宽禁带层用于响应深紫外波段的光谱，窄禁带层用于响应可见、红外至太赫兹波段光谱，电极沉积于超宽禁带层和/或窄禁带层。本发明提供的光电探测器制备工艺简单，响应速度快，不仅能够有效测试短波深紫外波段，还构成了一个超宽光谱响应器件，实现从深紫外到红外波段乃至太赫兹波段的超宽光谱响应。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，特别涉及一种光电探测器及其制备方法。

背景技术

从紫外(UV)到可见、红外(IR)乃至太赫兹区域的超宽光谱探测对于正在不断增长的工业和科研应用至关重要，例如天文成像、通信、环境监测、导弹拦截、昼夜监控以及化学/生物感应。将光信号转换为电信号的光电探测器已广泛用于成像、传感和通信等领域。

然而，迄今为止，大多数关于光电探测器的研究都集中在特定波段的检测。目前在复杂的应用领域中，一般需要集成多个对不同波段响应的探测器来满足广光谱探测的需求，这极大的增加了系统的复杂度和结果的不稳定性。现有的宽谱探测器不能对短波深紫外波段有很好的响应。而短波深紫外，在紫外制导、紫外通信、生物化学检测等等这些领域有着非常重要的应用。因此，在深紫外至太赫兹波段均具有响应的超宽光谱探测器对于工业和科研应用来说是必不可少的。

超宽禁带半导体，其禁带宽度介于4.4-6.2eV，这些材料对应的光谱响应截止波长在短波深紫外波段。超宽的禁带宽度使得这些材料具有击穿场强高、耐高温、抗辐照性能好的特点，对极端环境和工作条件的耐受性更好，是天然的可工作在恶劣环境下的短波深紫外吸收材料。窄禁带半导体通常用作红外探测材料或宽光谱探测材料，比如Fe₃O₄探测波长可达10μm，CH₃NH₃PbI₃对太赫兹波段仍有响应。通过构建上述超宽禁带半导体材料及窄禁带半导体材料的异质结，可以实现从短波深紫外到远红外乃至太赫兹波段探测的目标。根据能带理论，上述超宽光谱探测器具有光伏效应，在光照下产生的自由载流子在异质结内建电场的作用下分别被快速运输到器件两端，使探测器的暗电流，灵敏度，响应速度等性能得到有效提升。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光电探测器及其制备方法，旨在改善现有技术中，在复杂的应用领域中需要集成多个对不同波段响应的探测器才能满足超宽光谱探测需求的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种光电探测器，包括：

衬底；

窄禁带层，用于响应可见、红外至太赫兹波段的光谱；

超宽禁带层，用于响应深紫外波段的光谱；以及，

一对电极，沉积于所述超宽禁带层和/或所述窄禁带层上。

可选地，所述超宽或窄禁带层可以为块材、薄膜或纳米结构中的任意一种。

可选地，所述超宽禁带层的制成材料为氧化镓、氮化铝、金刚石、铝镓氮、铝镓氧、锌镁氧中的一种。

可选地，所述窄禁带层的制成材料为Fe₃O₄、MoS₂、Mo₂C、MoSe₂、SnSe、MAPbX₃中的一种；

其中，MA表示CH₃NH₃⁺/CH(NH2)₂⁺，X表示I/Br/Cl。

可选地，沉积于超宽禁带层的电极的制成材料为Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Cr/Au、Ag、In、ITO、Ni/Au、Pt、Au、石墨烯中的一种。