[發(fā)明專利]功能模組及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010874631.1
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112071941B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周長著;汪智偉;馮葉;黎年賜;楊春雷
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 魏毅宏

本發(fā)明涉及一種功能模組及其制備方法和應(yīng)用。該功能模組包括襯底、吸收層和勢壘層。吸收層設(shè)置在襯底上。吸收層含有硒元素和錫元素。勢壘層設(shè)置在吸收層的遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)上。勢壘層含有鍺元素。該功能模組能夠制備效率較高的探測器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種功能模組及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

短波紅外光探測器在民用、工業(yè)、科學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的用途而備受關(guān)注，但是目前市場上使用的短波紅外探測器主要是InGaAs探測器，它的性能雖然比較好，然而其諸如工藝苛刻等缺點(diǎn)導(dǎo)致這種探測器多用于軍事和航空等領(lǐng)域，無法普及民用。具有含錫硒層的探測器(例如：以鋅黃錫礦結(jié)構(gòu)的I2-II-IV-VI4型四元硒族化合物半導(dǎo)體Cu₂Cd_xZn_1-xSnSe₄)的生產(chǎn)工藝的要求相對較低，但現(xiàn)有的具有含錫硒層的探測器的效率較低，不能滿足實(shí)際需求。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種能夠制備效率較高的探測器的功能模組。

此外，還提供一種功能模組的制備方法及功能模組的應(yīng)用。

一種功能模組，包括：

襯底；及

吸收層，設(shè)置在所述襯底上，所述吸收層含有硒元素和錫元素；及

勢壘層，設(shè)置在所述吸收層的遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)上，所述勢壘層含有鍺元素。

研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的具有含錫硒層的探測器的含錫硒層中容易形成易揮發(fā)的SnSe復(fù)合物，使得該薄膜表面形成缺陷，造成大量載流子匯聚，增加漏電流，降低器件的效率。上述功能模組通過在含有硒元素和錫元素的吸收層上設(shè)置含有鍺元素、不易揮發(fā)的寬禁帶勢壘層，以減少吸收層表面缺陷、電荷復(fù)合以及Sn和Se化合物揮發(fā)，減少漏電流，能夠用于制備效率較高的探測器。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，采用上述功能模組制作的探測器的漏電流為20μA/cm²～80μA/cm²，量子效率為60％～95％(集中在波長為500nm-1600nm)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述勢壘層為銅鎘鋅鍺硒薄膜層或者銅鋅鍺硒薄膜層；

及/或，所述吸收層為銅鋅錫硒薄膜層或者銅鎘鋅錫硒薄膜層；

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述吸收層的厚度為1.0μm～1.5μm；

及/或，所述勢壘層的厚度為90nm～110nm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述功能模組還包括第一電極、緩沖層、第二電極和柵極層，所述第一電極設(shè)置在所述襯底及所述吸收層之間，所述緩沖層設(shè)置在所述勢壘層的遠(yuǎn)離所述吸收層的一側(cè)上，所述第二電極設(shè)置在所述緩沖層的遠(yuǎn)離所述勢壘層的一側(cè)，所述柵極層設(shè)置在所述第二電極的遠(yuǎn)離所述緩沖層的一側(cè)。

一種功能模組的制備方法，包括如下步驟：

采用第一靶材在襯底上形成吸收層，所述第一靶材含有硒元素和錫元素；及

采用第二靶材在所述吸收層的遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)上形成勢壘層，得到功能模組，所述第二靶材含有鍺元素。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一靶材還含有銅元素及鋅元素；所述第二靶材還含有銅元素、鋅元素和硒元素；

或者，所述第一靶材還含有銅元素、鋅元素及鎘元素；所述第二靶材還含有銅元素、鋅元素、硒元素及鎘元素。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，包括如下步驟：

將所述襯底置于鍍膜設(shè)備，所述鍍膜設(shè)備具有銅靶源、鎘靶源、鋅靶源、錫靶源、硒靶源、鍺靶源；