【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体涉及一种基于界面缺陷调控的异质结光电探测器及其制备方法。
技术介绍
1、随着5g、云计算、物联网等技术的不断发展，对高速、高灵敏度、大容量的光电探测器的需求日益增长。在国家信息基础设施建设中，光电探测器的研究是确保通信系统性能卓越、数据传输可靠的关键一环。目前，许多半导体材料已用于光电探测器，包括硅、碳纳米管、iii-v族化合物和量子点，在提高光探测性能和器件结构设计方面取得了显著进展。但在实际的半导体器件或材料中，受制于生长、制备、处理等过程中的局限性，都会导致界面缺陷的存在。界面缺陷能够捕获和释放电子和空穴，从而影响载流子浓度和流动性，导致电子和空穴的非理想传输，会大大影响光电探测器的灵敏度和响应速度。
2、在光电器件领域，通过缺陷俘获能够延长载流子寿命，这类器件可以表现出超高响应度，但是光生载流子在充满陷阱的器件沟道中循环多次才发生复合的增益机制，又不可避免导致器件的响应速度较慢。通过提升沟道迁移率减少载流子的渡越时间虽然能够增大光增益和响应度，但较高的载流子浓度又会造成器件的暗电流过大，导致器件的静态功耗增加。因此，解决光电器件响应度与响应速度之间的矛盾是实现高性能光电探测器件的关键突破口。
3、目前已经报道了很多关于界面缺陷的研究，如jiawen guo等人在论文“ultrabroadband and high-detectivity photodetector based on ws2/geheterojunction through defect engineeri
技术实现思路
1、鉴于目前存在的上述不足，本专利技术提供一种基于界面缺陷调控的异质结光电探测器及其制备方法，本专利技术能够规避传统探测器光栅增益机制中响应速度与响应度不能共存的问题，实现高灵敏、快速探测功能，可用于环境监测、空间通讯等诸多领域。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供一种基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，从下向上依次包括柔性衬底、钙钛矿单晶薄膜层、人工缺陷俘获层、铟镓锌氧薄膜和金属电极。
3、依照本专利技术的一个方面，所述人工缺陷俘获层为采用等离子刻蚀在钙钛矿表面引入。
4、依照本专利技术的一个方面，所述等离子刻蚀的功率为5～10w，时间为20～60s。
5、依照本专利技术的一个方面，所述金属电极包括源电极和漏电极。
6、依照本专利技术的一个方面，所述源电极为cr/au电极，所述cr/au电极的厚度为10～20/30～50nm。
7、依照本专利技术的一个方面，所述铟镓锌氧薄膜的厚度为20～30nm。
8、依照本专利技术的一个方面，所述钙钛矿单晶薄膜层为铅有机无机杂化钙钛矿，所述钙钛矿单晶薄膜层的厚度为500-800nm。
9、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了上述任一基于界面缺陷调控的异质结光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
10、s1、利用空间限域法在柔性衬底上生长钙钛矿单晶薄膜层；
11、s2、采用等离子体刻蚀系统在所述钙钛矿单晶薄膜层上表面人工引入缺陷；
12、s3、采用磁控溅射镀膜系统在人工引入缺陷后的钙钛矿表面沉积铟镓锌氧薄膜；
13、s4、利用金属掩模版和电子束镀膜系统在铟镓锌氧表面蒸镀cr/au源、漏电极，得到基于界面缺陷调控的异质结光电探测器
14、依照本专利技术的一个方面，所述柔性衬底为聚酰亚胺柔性衬底。
15、本专利技术的有益效果：
16、(1)本专利技术通过在钙钛矿界面引入人工陷阱并结合能带匹配工程，光照时可以有效提升沟道载流子浓度，大大提升器件的响应度；关断光照后，界面陷阱俘获的电子在电容耦合的作用下又可以让铟镓锌氧快速进入耗尽区，实现快速响应速度。该专利技术可以解决光栅效应机制中响应速度与响应度不能共存的问题，有效提升光电探测器的性能；
17、(2)人工缺陷俘层俘获的大量电子可以有效调控铟镓锌氧沟道，无需为引入光栅效应机制额外构建栅电极，简化了光栅效应探测器的结构，大大提升了器件的集成度。同时，覆盖在钙钛矿上层的铟镓锌氧也可以起到简易封装的作用，隔绝空气中的水氧，使器件在大气环境中稳定性更好。本专利技术操作简单，制作成本低，性能优越，应用范围广；
18、(3)传统的光电探测器中，基于光栅效应的器件虽然可以提供较高的光响应，但响应速度相对较慢。本申请的界面缺陷控制的钙钛矿/铟镓锌氧(简称：igzo)异质结光电探测器，该探测器可同时具备高光响应度和快速响应速度。本申请通过射频磁控溅射法制备的igzo薄膜具有载流子迁移率高、机械柔性好、适合大面积制备等优点，因此可作为导电通道。此外，由于费米能级的不同，导致钙钛矿单晶薄膜中的光生电子会流向igzo薄膜，使载流子密度增加，缩短载流子渡越时间。当光辐照被移除时，钙钛矿界面缺陷捕获的光生电子可以调控igzo通道，使igzo快速进入耗尽区，从而产生较快的响应速度。
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1.一种基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，从下向上依次包括柔性衬底、钙钛矿单晶薄膜层、人工缺陷俘获层、铟镓锌氧薄膜和金属电极。
2.根据权利要求1所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，所述人工缺陷俘获层为采用等离子刻蚀在钙钛矿表面引入。
3.根据权利要求2所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，所述等离子刻蚀的功率为5～10W，时间为20～60s。
4.根据权利要求1所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，所述金属电极包括源电极和漏电极。
5.根据权利要求4所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，所述源电极为Cr/Au电极，所述Cr/Au电极的厚度为10～20/30～50nm。
6.根据权利要求1所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，所述铟镓锌氧薄膜的厚度为20～30nm。
7.根据权利要求1所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，所述钙钛矿单晶薄膜层为铅有机无机杂化钙钛矿，所述钙钛矿单晶薄膜层的厚度为500
8.一种如权利要求1～7任一所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述柔性衬底为聚酰亚胺柔性衬底。
...【技术特征摘要】
1.一种基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，从下向上依次包括柔性衬底、钙钛矿单晶薄膜层、人工缺陷俘获层、铟镓锌氧薄膜和金属电极。
2.根据权利要求1所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，所述人工缺陷俘获层为采用等离子刻蚀在钙钛矿表面引入。
3.根据权利要求2所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，所述等离子刻蚀的功率为5～10w，时间为20～60s。
4.根据权利要求1所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，所述金属电极包括源电极和漏电极。
5.根据权利要求4所述的基于界面缺陷调控的异质结光电探测器，其特征在于，所述源...
【专利技术属性】
技术研发人员：田乾磊，岳龙，周源，邱裕锋，李嘉，翟凌杰，
申请(专利权)人：湖南工商大学，
类型：发明
国别省市：
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