[發明專利]一種深紫外多波長MSM窄帶光電探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 202011085614.6
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112186052A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 高娜;陳俊鑫;黃長峰;朱啟芬;黃凱;康俊勇
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/108;H01L31/18
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;楊鍇

1.一種高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器，其特征在于，從下至上依次包括襯底、緩沖層、至少兩組超短周期超晶格層、金屬叉指電極，每組超短周期超晶格層的分子層數不同；超短周期超晶格層的上表面沉積金屬納米顆粒陣列；不同的超短周期超晶格層對應沉積不同尺寸、形狀及周期的金屬納米顆粒陣列；金屬叉指電極設置在超短周期超晶格層上表面，形成肖特基接觸。

2.根據權利要求1所述的高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器，其特征在于，超短周期超晶格層依次疊加生長于襯底上，從下至上的超短周期超晶格層，對應吸收光子能量從低至高。

3.根據權利要求1所述的高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器，其特征在于，當在上的超短周期超晶格層完全覆蓋在下的超短周期超晶格層時，金屬納米顆粒陣列沉積于最上層的超短周期超晶格層的上表面，金屬納米顆粒陣列包括多種不同的金屬納米顆粒，多種金屬納米顆粒錯落設置；最上層的超短周期超晶格層的上表面設置金屬叉指電極，金屬叉指電極為所有超短周期超晶格層的共用電極；

當在上的超短周期超晶格層不完全覆蓋在下的超短周期超晶格層時，不同金屬納米顆粒組成的金屬納米顆粒陣列分別沉積于對應的超短周期超晶格層形成裸露的上表面，超短周期超晶格層形成裸露的上表面對應設置有金屬叉指電極。

4.根據權利要求3所述的高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器，其特征在于，當最上層的超短周期超晶格層的上表面設置金屬叉指電極，最上層的超短周期超晶格層的生長周期為20～50個；

當金屬叉指電極分別設置于超短周期超晶格層形成裸露的上表面，最上層的短周期超晶格層的生長周期為20～200個。

5.根據權利要求1至3任一項所述的高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器，其特征在于，金屬納米顆粒陣列的金屬納米顆粒為銠顆粒或鋁顆粒中的任意一種或兩種組合。

6.根據權利要求1至3任一項所述的高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器，其特征在于，金屬納米顆粒陣列的金屬納米顆粒的形狀為球形、三角形或多邊形中的任意一種；金屬納米顆粒陣列的金屬納米顆粒的直徑為20nm～200nm；金屬納米顆粒陣列的周期為200nm～450nm。

7.根據權利要求1至4任一項所述的高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器，其特征在于，金屬叉指電極為金、鉻/金、鎳/金或鈦/金組合中的任意一種。

8.根據權利要求1所述的高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器，其特征在于，襯底為同質襯底或異質襯底。

9.一種權利要求1至8任一項所述的高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在襯底上生長緩沖層；

2)在緩沖層生長至少兩層超短周期超晶格層；

3)在超短周期超晶格層的上表面沉積金屬納米顆粒陣列；

4)在超短周期超晶格層的上表面制備金屬叉指電極，金屬叉指電極與超短周期層形成肖特基接觸。

10.根據權利要求9所述的高外量子效率的深紫外多波長MSM窄帶光電探測器的制備方法，其特征在于，當最上層的超短周期超晶格層的上表面設置金屬叉指電極，步驟3)中，在最上層的超短周期超晶格層的上表面沉積金屬納米顆粒陣列，具體如下：

3.1)使用有機丙酮溶劑、乙醇和高純度去離子水依次超聲清洗，并用氮氣吹干最上層的超短周期超晶格層的上表面；

3.2)利用自組裝模板在最上層的超短周期超晶格層的上表面形成有序圖案；

3.3)采用高真空熱蒸發技術沉積金屬鋁薄膜；

3.4)采用機械剝離、熱蒸發或者溶液溶解法去除自組裝模板，留下有序排列的金屬納米顆粒，得到第一種金屬納米顆粒陣列；

3.5)重復上述步驟3.2)至步驟3.4)，形成第二種金屬納米顆粒陣列，與第一種金屬納米顆粒陣列交錯分布，直至得到所有金屬納米顆粒陣列；

或者，當金屬叉指電極分別設置于超短周期超晶格層形成裸露的上表面，步驟3)中，在超短周期超晶格層形成裸露的上表面沉積金屬納米顆粒陣列，具體如下：

3.1)使用有機丙酮溶劑、乙醇和高純度去離子水依次超聲清洗，并用氮氣吹干超短周期超晶格層的上表面；

3.2)利用電感耦合等離子體技術刻蝕最上層的超短周期超晶格層，露出其下一層的超短周期超晶格層的上表面；

3.3)將不同金屬納米顆粒組成的金屬納米顆粒陣列分別沉積于對應的超短周期超晶格層形成裸露的上表面。