[發(fā)明專利]一種紫外-可見-近紅外硅基光電探測器及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112331737B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳紹龍;周祿為;張程;李孝峰;李劉晶
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: H01L31/102
• 分類號: H01L31/102;H01L31/0224;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 蘇州智品專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32345
• 代理人: 王利斌

1.一種紫外-可見-近紅外硅基光電探測器，所述的光電探測器為復(fù)合層式結(jié)構(gòu)，其特征在于：沿著光入射方向依次包括透明保護層、粘結(jié)劑、正面金屬薄膜層、無序納米碗陣列化硅基底、背面金屬薄膜層、底板；其中所述的正面金屬薄膜層以無序納米碗陣列化硅基底為基底，并通過物理法沉積所得；所述的正面金屬薄膜層與無序納米碗陣列化硅基底形成肖特基接觸，所述的背面金屬薄膜層與無序納米碗陣列化硅基底形成歐姆接觸；且所述的正面金屬薄膜層作為探測器的前導(dǎo)電電極，所述的背面金屬薄膜層作為探測器的后導(dǎo)電電極；所述的正面金屬薄膜層的厚度為5～50nm；所述的背面金屬薄膜層的界面平整，厚度為50～5000nm；所述的無序納米碗陣列化硅基底為n型或p型摻雜，摻雜濃度為10¹⁴～10¹⁸cm^-3，厚度為10～1000μm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外-可見-近紅外硅基光電探測器，其特征在于：所述的無序納米碗陣列化硅基底上納米碗的直徑范圍為40～500nm，深度為50～1000nm，所有納米碗的投影面積之和占器件整體投影面積的填充比為50％～100％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外-可見-近紅外硅基光電探測器，其特征在于：所述的正面金屬薄膜層的材質(zhì)包括：金、鉑、銀、鋁、鈦中的任意一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外-可見-近紅外硅基光電探測器，其特征在于：所述的背面金屬薄膜層的材質(zhì)包括：銀、鋁、銦、鎵、金、鉑、鎳中的任意一種或其任意兩種以上的組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外-可見-近紅外硅基光電探測器，其特征在于：有機硅膠、聚氟乙烯、聚乙烯醇縮丁醛、乙烯聚醋酸乙烯酯中的任一種。

6.一種紫外-可見-近紅外硅基光電探測器制備方法，以單面拋光n型或p型單晶硅為基底，其特征在于：包括：

1)對其進行化學(xué)清洗之后，在其拋光面沉積10～30nm厚的金或銀薄膜；

2)在500～800℃氮氣的氛圍下快速退火處理2～8分鐘；

3)在HF和H₂O₂的混合水溶液中腐蝕0.5～3分鐘，得到硅納米孔陣列，硅納米孔底部銀納米顆粒為銀或金催化劑；

4)去除硅基底內(nèi)部殘留的銀納米顆粒；

5)化學(xué)清洗之后，將硅納米孔陣列在空氣中進行熱氧化處理；

6)稀HF浸泡熱氧化后的硅，以去除氧化層，將一次熱氧化和一次去氧化層處理合稱為一次擴孔處理，得到深納米碗結(jié)構(gòu)陣列；

7)重復(fù)進行步驟5)和6)，即兩次擴孔處理，得到淺納米碗陣列；

8)在硅納米結(jié)構(gòu)陣列的表面蒸鍍、濺射或涂覆5～50nm的等離子體金屬層作為正面金屬薄膜層，根據(jù)硅基底的摻雜類型選擇可激發(fā)等離子共振效應(yīng)的金屬材質(zhì)，以使所選擇金屬與硅基底形成肖特基接觸；

9)在未經(jīng)過表面納米結(jié)構(gòu)化處理的硅基底背面蒸鍍、濺射或涂覆50～5000nm的導(dǎo)電層作為背面金屬薄膜層，根據(jù)硅基底的摻雜類型選擇金屬材質(zhì)，以使所選金屬與硅基底形成歐姆接觸；

10)分別在正面金屬薄膜層與背面金屬薄膜層上引出導(dǎo)線；

11)將經(jīng)過上述處理后的硅基底置于底板上，底板材料為普通玻璃、鋁合金、有機玻璃、聚氟乙烯、聚氟乙烯復(fù)合膜、合成橡膠中的任一種；

12)使用粘結(jié)劑將硅基器件與底板連接在一起，并固定住，粘結(jié)劑為有機硅膠、聚氟乙烯、聚乙烯醇縮丁醛、乙烯聚醋酸乙烯酯中的任一種；

13)在粘合劑的上方放置透明保護層，蓋板材料為石英玻璃、有機玻璃、聚碳酸酯中的任一種。