[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于S含量梯度變化的類(lèi)硫硒化鎘納米帶的波長(zhǎng)選擇性光探測(cè)器及其構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710330199.8
• 申請(qǐng)日: 2017-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107316908A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王笑;朱小莉;藍(lán)文安;潘安練;劉建哲;徐良
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 黃山博藍(lán)特光電技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/0296
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/0296;H01L31/10;B82Y30/00;H01L31/18
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于S含量梯度變化的類(lèi)硫硒化鎘納米帶的波長(zhǎng)選擇性光探測(cè)器及其構(gòu)建方法，屬于低維半導(dǎo)體材料光電應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

一維半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)是構(gòu)建集成器件最基本的結(jié)構(gòu)單元，以其優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)在新型納米光電器件研究中有著重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的前景。具有波長(zhǎng)選擇性的納米帶探測(cè)器，可以作為片上的信息通信集成的重要單元。通常半導(dǎo)體光探測(cè)器的波長(zhǎng)響應(yīng)范圍主要決定于半導(dǎo)體材料的帶隙。研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段可以實(shí)現(xiàn)合金半導(dǎo)體納米帶帶隙得連續(xù)可調(diào)，為實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)響應(yīng)的探測(cè)提供合適的材料基礎(chǔ)。然而大部分的納米帶探測(cè)器工作都是基于單一組分合金納米帶，其實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)范圍的范圍通常需要多個(gè)器件。如何在單個(gè)納米帶器件實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇性能，還存在挑戰(zhàn)。

軸向組分遞變CdS_xSe_1-x納米帶，因?yàn)槠錆u變的的能帶結(jié)構(gòu)，具有特殊的光電輸運(yùn)特性。光在納米帶中的傳輸損耗和能量變化會(huì)依賴(lài)其傳輸方向，基于這一點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)單根納米帶的光整流和光柵功能。而基于軸向組分遞變CdS_xSe_1-x納米帶帶隙的在可見(jiàn)波段的寬范圍變化，可以實(shí)現(xiàn)高效率的光伏器件以及寬波段的光探測(cè)器。然而，由于高質(zhì)量的CdS_xSe_1-x納米帶合成的困難和單納米帶上多波長(zhǎng)探測(cè)研究的缺乏，單納米帶的波長(zhǎng)選擇性光探測(cè)器實(shí)現(xiàn)有很大困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于S含量梯度變化的類(lèi)硫硒化鎘納米帶的波長(zhǎng)選擇性光探測(cè)器及其構(gòu)建方法。

本發(fā)明一種基于S含量梯度變化的類(lèi)硫硒化鎘納米帶的波長(zhǎng)選擇性光探測(cè)器，所述選擇性光探測(cè)器由n個(gè)電極和類(lèi)硫硒化鎘納米帶構(gòu)成；所述n大于等于 3優(yōu)選為3-13；類(lèi)硫硒化鎘納米帶的化學(xué)式為CdS_xSe_1-x；所述類(lèi)硫硒化鎘納米帶上，S的含量呈梯度變化；所述x小于1。

本發(fā)明一種基于S含量梯度變化的類(lèi)硫硒化鎘納米帶的波長(zhǎng)選擇性光探測(cè)器，所述類(lèi)硫硒化鎘納米帶的長(zhǎng)度為50-100μm，寬度為2-6μm，厚度為100-200 nm。

本發(fā)明一種基于S含量梯度變化的類(lèi)硫硒化鎘納米帶的波長(zhǎng)選擇性光探測(cè)器，相鄰兩個(gè)電極之間的距離為8-25μm、優(yōu)選為8-20μm。

本發(fā)明一種基于S含量梯度變化的類(lèi)硫硒化鎘納米帶的波長(zhǎng)選擇性光探測(cè)器的構(gòu)建方法，包括下述步驟：

步驟一S含量梯度變化的類(lèi)硫硒化鎘納米帶的制備

以帶有金膜的硅片為襯底，先往反應(yīng)設(shè)備中通入含CdS的氣體并控制襯底的溫度為500-550℃，在襯底上沉積得到CdS納米帶；然后往反應(yīng)設(shè)備中通入混合氣體并控制襯底的溫度為500-550℃，在所得CdS納米帶的軸向繼續(xù)生長(zhǎng)化學(xué)式為CdS_xSe_1-x的納米帶；所述混合氣體中含有CdS氣體和CdSe氣體；所述化學(xué)式為CdS_xSe_1-x的納米帶中，S的含量沿納米帶的軸向呈梯度變化；

或

以帶有金膜的硅片為襯底，先往反應(yīng)設(shè)備中通入含CdSe的氣體并控制襯底的溫度為500-550℃，在襯底上沉積得到CdSe納米帶；然后往反應(yīng)設(shè)備中通入混合氣體并控制襯底的溫度為500-550℃，在所得CdSe納米帶的軸向繼續(xù)生長(zhǎng)化學(xué)式為CdS_xSe_1-x的納米帶；所述混合氣體中含有CdS氣體和CdSe氣體；所述化學(xué)式為CdS_xSe_1-x的納米帶中，S的含量沿納米帶的軸向呈梯度變化；

步驟二組裝

取一根步驟一所得化學(xué)式為CdS_xSe_1-x的納米帶放置于SiO₂基底上，然后涂覆一層光刻膠；干燥、按設(shè)定尺寸曝光、按設(shè)定尺寸顯影；顯影后，熱蒸發(fā)60/20 nm Cr/Au薄膜，蒸發(fā)后，去膠、干燥；得到單根納米帶上的多電極器件，所述；多電極器件即為波長(zhǎng)選擇性光探測(cè)器；所述光刻膠為負(fù)膠。

作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種基于S含量梯度變化的類(lèi)硫硒化鎘納米帶的波長(zhǎng)選擇性光探測(cè)器的構(gòu)建方法，沉積時(shí)，爐內(nèi)壓力為200-500Mbar、優(yōu)選為300mbar。

作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種基于S含量梯度變化的類(lèi)硫硒化鎘納米帶的波長(zhǎng)選擇性光探測(cè)器的構(gòu)建方法，沉積時(shí)，保護(hù)氣體的流速為50-200sccm、優(yōu)選為 150sccm。