一种日盲紫外光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种日盲紫外光电探测器及其制备方法。方法包括以下步骤：在硬质衬底表面沉积氧化镓薄膜；将沉积的氧化镓薄膜转移至柔性衬底表面；在氧化镓薄膜表面形成硒化钨层；对硒化钨层进行图案化处理，并在氧化镓薄膜表面且位于硒化钨层的两侧形成电极，得到日盲紫外光电探测器。本发明专利技术所制备的日盲紫外光电探测器具有快速紫外响应，能够在无外偏置电压下自供电工作的优点。压下自供电工作的优点。压下自供电工作的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种日盲紫外光电探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于光电器件
，更具体地讲，涉及一种日盲紫外光电探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]柔性、便携以及可穿戴是下一代光电器件的重要发展方向之一，然而在传统硬质衬底(例如蓝宝石、硅片)上设计的日盲光电探测器并不能满足可穿戴、柔性、可弯曲等新的需求。非晶态氧化镓薄膜由于无需高温工艺，经常被用于在柔性有机衬底上制备日盲光电探测器。由于持续光电导效应，基于非晶态氧化镓的日盲光电探测器总是具有较高的暗电流和较长的响应时间。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供能够实现快速紫外响应的日盲紫外光电探测器。
[0004]本专利技术的一方面提供了一种日盲紫外光电探测器制备方法，可以包括以下步骤：在硬质衬底表面沉积氧化镓薄膜；将沉积的氧化镓薄膜转移至柔性衬底表面；在氧化镓薄膜表面形成硒化钨层；对硒化钨层进行图案化处理，并在氧化镓薄膜表面且位于硒化钨层的两侧形成电极，得到日盲紫外光电探测器。
[0005]进一步地，将沉积的氧化镓薄膜转移至柔性衬底表面可以包括：在沉积有氧化镓薄膜的硬质衬底表面滴加PMMA，旋涂后在90
‑
150℃下烘烤；烘烤后放入40
‑
60℃的氢氟酸中，浸泡，待PMMA黏附着氧化镓脱离硬质衬底漂浮于液面，用柔性衬底捞起上述薄膜，在70
‑
90℃下烘烤，完成将沉积的氧化镓薄膜转移至柔性衬底表面。
[0006]进一步地，在硬质衬底表面沉积氧化镓薄膜可以包括：清洗硬质衬底；对清洗后的硬质衬底进行脉冲激光沉积，调节激光能量为2mJ/cm2‑
3 mJ/cm2，脉冲频率为1Hz
‑
10 Hz，氧化镓靶材到衬底的距离为3
‑
6cm，加热衬底至500℃
‑
600℃，调节氧分压至40
‑
50mTorr，沉积5
‑
10分钟，关闭氧气，加热衬底至700℃
‑
800℃，保温30
‑
60分钟，调节氧分压至10
‑
40mTorr，沉积1
‑
2小时，关闭氧气，原位退火30
‑
60分钟，完成在硬质衬底表面沉积氧化镓薄膜。
[0007]进一步地，在氧化镓薄膜表面形成硒化钨层包括：对硒化钨进行减薄处理；将减薄处理后的硒化钨附着在氧化镓层表面，其中，减薄处理后的硒化钨层厚度为10
‑
50nm。
[0008]进一步地，对硒化钨层进行图案化处理包括：在形成硒化钨层后的物样表面旋涂PMMA及导电胶，旋涂后再温度控制在90
‑
150℃下烘烤；利用电子束光刻对硒化钨层进行图案化处理。
[0009]进一步地，在氧化镓薄膜表面且位于硒化钨层的两侧形成电极包括：图案化处理后，固定在热蒸发镀膜仪内，将金颗粒放在腔室的钨舟内并关闭腔室，抽真空至10
‑4Pa，增加钨舟两端的电流直至金颗粒融化、蒸发，形成电极，其中，金颗粒的蒸发速度为1
‑
5nm/min，
电极厚度为30
‑
100nm。
[0010]进一步地，氧化镓可以为β相氧化镓。
[0011]本专利技术的另一方面提供了一种日盲紫外光电探测器，可以包括层叠设置的柔性衬底、氧化镓层以及硒化钨层，氧化镓层表面设置有第一电极和第二电极，第一电极与第二电极位于硒化钨层的两侧且第一电极与硒化钨层接触，其中，硒化钨与氧化镓形成范德华异质结，异质结以硒化钨作为p型材料，氧化镓作为n型材料。
[0012]进一步地，硒化钨层的厚度可以为10
‑
50nm。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：本专利技术所制备的柔性异质结的日盲紫外光电探测器能够实现在不同激光功率密度下的快速紫外响应，能够在无外偏置电压下自供电工作。
附图说明
[0014]通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
[0015]图1为本专利技术的日盲紫外光电探测器的截面结构示意图；
[0016]图2为本专利技术实施例1的异质结在功率密度为0.72mW/cm2，波长为254nm激光下的光响应曲线；
[0017]图3为本专利技术实施例1的异质结在功率密度为0.72mW/cm2，波长为254nm激光下和黑暗条件下的I
‑
V曲线。
[0018]附图标记说明：
[0019]1a
‑
第一电极，1b
‑
第二电极，2
‑
硒化钨层，3
‑
氧化镓层，4
‑
柔性衬底。
具体实施方式
[0020]在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本专利技术的一种日盲紫外光电探测器及其制备方法。
[0021]具体来讲，目前由于持续光电导效应，基于非晶态氧化镓的日盲光电探测器总是具有较高的暗电流和较长的响应时间。为了克服这一挑战，本专利技术基于压印技术成功地将沉积在硬质衬底上的β相氧化镓薄膜转移到柔性衬底上，制备了二维硒化钨/三维氧化镓范德华异质结日盲紫外光电探测器。相较于传统基于三维/三维异质结的光电器件，本专利技术的二维硒化钨/三维氧化镓范德华异质结的柔性光电探测器在有机柔性衬底上实现了基于β相氧化镓薄膜的光电探测器，在单一的氧化镓薄膜的基础上增加了二维硒化钨层，能够实现快速紫外响应，并且在无外偏置电压下自供电工作。
[0022]本专利技术的一方面提供了一种日盲紫外光电探测器制备方法。在日盲紫外光电探测器制备方法的一个示例性实施例中，可以包括以下步骤：
[0023]步骤1，在硬质衬底表面沉积氧化镓薄膜；
[0024]步骤2，将沉积的氧化镓薄膜转移至柔性衬底表面；
[0025]步骤3，在氧化镓薄膜表面形成硒化钨层；
[0026]步骤4，对硒化钨层进行图案化处理，并在氧化镓薄膜表面且位于硒化钨层的两侧形成电极，得到日盲紫外光电探测器。
[0027]以上，所述硒化钨层为二维硒化钨层，所述氧化镓薄膜为三维β相氧化镓层。二维硒化钨层可以采用机械剥离法制备，β相氧化镓层以由脉冲激光沉积系统制备并采用压印法转移至柔性衬底上。电极可以为金属电极，可以通过热蒸发镀膜仪制备。所述硬质衬底可以为蓝宝石衬底或硅衬底。
[0028]在一些实施方案中，具体地，对于步骤1而言，可以包括以下步骤：
[0029]A1：清洗硬质衬底；
[0030]选择(100)晶向的高阻单晶Si衬底，利用金刚石刀将其切成方形小块，例如边长为0.5
‑
5cm大小的小块，依次将其置于丙酮、无水乙醇和去离子水中进行超声清洗10
‑
30min，最后利用氮气枪吹干衬底表面残留的去离子水备用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种日盲紫外光电探测器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在硬质衬底表面沉积氧化镓薄膜；将沉积的氧化镓薄膜转移至柔性衬底表面；在氧化镓薄膜表面形成硒化钨层；对硒化钨层进行图案化处理，并在氧化镓薄膜表面且位于硒化钨层的两侧形成电极，得到日盲紫外光电探测器。2.根据权利要求1所述的日盲紫外光电探测器制备方法，其特征在于，将沉积的氧化镓薄膜转移至柔性衬底表面包括：在沉积有氧化镓薄膜的硬质衬底表面旋涂PMMA，旋涂后在90
‑
150℃下烘烤；烘烤后放入40
‑
60℃的氢氟酸中，浸泡，待PMMA黏附着氧化镓脱离硬质衬底漂浮于液面，用柔性衬底捞起上述薄膜，在70
‑
90℃下烘烤，完成将沉积的氧化镓薄膜转移至柔性衬底表面。3.根据权利要求1或2所述的日盲紫外光电探测器制备方法，其特征在于，在硬质衬底表面沉积氧化镓薄膜包括：清洗硬质衬底；对清洗后的硬质衬底进行脉冲激光沉积，调节激光能量为2mJ/cm2‑
3mJ/cm2，脉冲频率为1Hz
‑
10Hz，氧化镓靶材到衬底的距离为3
‑
6cm，加热衬底至500℃
‑
600℃，调节氧分压至40
‑
50mTorr，沉积5
‑
10分钟，关闭氧气，加热衬底至700℃
‑
800℃，保温30
‑
60分钟，调节氧分压至10
‑
40mTorr，沉积1
‑
2小时，关闭氧气，原位退火30
‑
60分钟，完成在硬质衬底表面沉积氧化镓薄膜。4.根据权利要求1或2所述的日盲紫外光电探测器制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金中，周鑫，董孝宇，黄陆军，胡志高，曾和平，褚君浩，
申请(专利权)人：华东师范大学重庆研究院，
类型：发明
国别省市：