一种近红外光电探测器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种光电探测器，包括：基底、依次设置在基底表面上的隔离层和光吸收层、以及设置在光吸收层相对的两端且分别与光吸收层接触的源极和漏极，源极和漏极之间形成的沟道结构暴露出部分光吸收层，光吸收层为β‑InSe纳米薄片。所述光电探测器具有很高的近红外光响应度和环境稳定性。

A near infrared photodetector

The utility model provides a photoelectric detector, which comprises a substrate, an isolating layer and an optical absorption layer arranged on the surface of the substrate, and a source and a drain set at the opposite ends of the light absorption layer and respectively contact with the light absorption layer, and a channel structure formed between the source and the drain is exposed to a partial light absorption layer, and the light absorption is exposed. The receiving layer is a beta InSe nanoscale. The photoelectric detector has very high near-infrared light responsiveness and environmental stability.

【技术实现步骤摘要】
一种近红外光电探测器
本技术涉及光电探测器领域，具体涉及一种近红外电探测器。
技术介绍
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。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种近红外光电探测器。本技术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。本技术提供了一种近红外光电探测器，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为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。其中，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，所述源极和漏极为金层、钛层、铝层、铬层、钨层和镍层中的一种或多种。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。本技术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。附图说明图1为本技术实施方式提供的近红外光电探测器的结构示意图；图2为本技术实施方式提供的近红外光电探测器的制备过程示意图；图3为本技术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4为本技术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。具体实施方式以下所述是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。请参照图1，本技术实施例提供了一种近红外光电探测器10，包括：基底1、设置在所述基底表面的隔离层2、设置在所述隔离层2表面的光吸收层3、设置在所述光吸收层3相对的两端且分别与所述光吸收层3接触的源极4和漏极5，所述源极4和所述漏极5之间形成的沟道结构暴露部分所述光吸收层3，所述光吸收层3为β-InSe纳米薄片。本技术实施例中，所述β-InSe纳米薄片的层数小于或等于25层。可选地，所述β-InSe纳米薄片的层数为2-25层。进一步可选地，所述β-InSe纳米薄片的层数为2-10层。本技术实施例中，所述光吸收层3的厚度为2-20nm。可选地，所述光吸收层3的厚度为5-10nm。本技术实施例中，所述光吸收层3上还可以设置石墨烯层、纳米金属层或量子点层以形成异质结，以有效提高光电探测器的性能。可选地，所述纳米金属可以选自Au、Ag或Al等。可选地，在所述光吸收层表面设置金属纳米点阵列。可选地，所述量子点包括PbS或SnSe等。可选地，所述量子点旋涂在所述光吸收层表面形成异质结。本技术实施例中，所述β-InSe纳米薄片是从β-InSe单晶块通过撕胶带的方法得到的。本技术实施例中，所述基底1的材质为硅，所述基底1的厚度为300-500μm，电阻率为1-10Ω·cm。可选地，所述基底1为p型或n型掺杂的硅片。本技术实施例中，所述隔离层2的材质为二氧化硅，所述隔离层2的厚度为200-500nm。本技术实施例中，所述源极4和漏极5为金层、钛层、铝层、铬层、钨层和镍层中的一种或上述多种金属层层叠形成的复合电极。可选地，所述源极4和漏极5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。所述源极4和所述漏极5连接外部电源。可选地，所述源极4和所述漏极5与所述光吸收层3实现接触即可，至于接触的面积不做特殊限定。可选地，所述源极4和所述漏极5中的一部分与所述光吸收层3部分接触，另一部分与所述隔离层2接触。请参照图1，本技术实施例中，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L为1-10μm，沿平行于所述源极和所述漏极延伸方向的宽度W为1-15μm。在所述长度和宽度条件下，得到的光点探测器性能良好。可选地，所述源极和所述漏极之间暴露出的光吸收层的长度L为3μm，宽度W为10μm。本技术实施例中，所述近红外光电探测器可以实现对近红外光的有效探测，可选地，所述近红外光电探测器可以实现对波长为780-980nm的近红外光的探测。本技术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。参照图2，本技术实施例还提供了一种近红外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：S01、提供基底1和设置在所述基底1上的隔离层2；S02、提供β-InSe单晶块，将β-InSe单晶块粘到胶带上，反复撕10-20次，得到β-InSe纳米薄片3，再将得到的β-InSe纳米薄片3转移到有机薄膜6上，最后将所述有机薄膜6上的β-InSe纳米薄片31转移到所述隔离层2上，形成光吸收层；S03、在所述β-InSe纳米薄片31上方以及未被所述β-InSe纳米薄片31覆盖的隔离层2上方旋涂光刻胶7，经曝光和显影后，形成电极图案8；S04、沉积电极材料，随后用有机溶剂剥离光刻胶，形成源极4和漏极5。本技术实施例中，步骤S01中，提供p型或n型掺杂的具有二氧化硅层的硅片，所述硅片包括两层，分别为二氧化硅层和硅层，所述硅层的厚度为300-500μm，电阻率为1-10Ω·cm，所述二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外光电探测器，其特征在于，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，所述光吸收层为β‑InSe纳米薄片。

【技术特征摘要】
1.一种近红外光电探测器，其特征在于，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，所述光吸收层为β-InSe纳米薄片。2.如权利要求1所述的近红外光电探测器，其特征在于，所述光吸收层的厚度为2-20nm。3.如权利要求2所述的近红外光电探测器，其特征在于，所述光吸收层的厚度为5-10nm。4.如权利要求1所述的近红外光电探测器，其特征在于，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。5.如权利要求4所述的近红外光电探测器，其特征在于，所述源极和所述漏极之间暴露出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晗，王慧德，郭志男，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东,44