[發(fā)明專(zhuān)利]基于單壁碳納米管薄膜的異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011221007.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112420933A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯鵬翔;趙毅明;胡顯剛;劉暢
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L51/48
• 分類(lèi)號(hào): H01L51/48;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種基于單壁碳納米管薄膜的異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于，首先，采用浮動(dòng)催化劑化學(xué)氣相沉積法制備單壁碳納米管薄膜，通過(guò)干法轉(zhuǎn)移將單壁碳納米管薄膜壓印到預(yù)先開(kāi)設(shè)窗口的硅基底上表面，窗口預(yù)先開(kāi)設(shè)于硅基底上表面中心處，單壁碳納米管薄膜覆蓋于窗口上；然后，將窗口處的硅片表面氧化制備誘導(dǎo)氧化層，誘導(dǎo)氧化層位于單壁碳納米管薄膜下表面與硅基底活性窗口上表面之間，單壁碳納米管薄膜依靠自身柔韌性與凹形窗口貼合；最后，制備上電極、下電極構(gòu)建單壁碳納米管/硅異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器；該光電探測(cè)器自上而下包括：上電極、單壁碳納米管薄膜、誘導(dǎo)氧化層、硅基底和下電極，硅基底由原始200～400nm厚的氧化硅層和硅片組成，硅片位于氧化硅層下部，窗口周?chē)膯伪谔技{米管薄膜和窗口周?chē)难趸鑼由媳砻嬖O(shè)置上電極，在窗口周?chē)膯伪谔技{米管薄膜下表面與硅基底上表面氧化硅層直接接觸，硅基底的下表面設(shè)置下電極。

2.按照權(quán)利要求1所述的基于單壁碳納米管薄膜的異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于，單壁碳納米管薄膜直接收集到微孔濾膜上，單壁碳納米管直徑分布為1.7～3nm，拉曼光譜I_G/I_D為180～240，透光率范圍為70％～95％，表面電阻為60～500Ω/□，單壁碳納米管薄膜的厚度為10～80nm。

3.按照權(quán)利要求1所述的基于單壁碳納米管薄膜的異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所用硅基底摻雜類(lèi)型為N型，厚度為300～500μm，晶向?yàn)?00±0.5°，電阻率為0.05～0.2Ω·cm，在硅基底上表面中心的窗口作為單壁碳納米管/硅異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的活性窗口。

4.按照權(quán)利要求1或3所述的基于單壁碳納米管薄膜的異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于，硅基底的窗口制備方法為：先將絕緣膠帶粘覆在硅基底上表面，再利用掩模版在絕緣膠帶上刻出面積為4～16mm²的方格圖案，并移除方格內(nèi)膠帶，用濃度10～25wt％HF水溶液刻蝕掉暴露的氧化硅層，露出的新鮮硅片，即為該光電探測(cè)器的活性窗口。

5.按照權(quán)利要求1所述的基于單壁碳納米管薄膜的異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于，制備誘導(dǎo)氧化層方法為：將轉(zhuǎn)移單壁碳納米管薄膜后的硅基底，置于50～70℃烘箱中，空氣環(huán)境下氧化12～36h，利用單壁碳納米管薄膜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的透氣性，在窗口處誘導(dǎo)一層厚度3～20納米的誘導(dǎo)氧化層。

6.按照權(quán)利要求1所述的基于單壁碳納米管薄膜的異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于，上電極是在窗口周?chē)膯伪谔技{米管薄膜和氧化硅層上：刷涂5～10μm厚度銀膠；或者，沉積鈦/金復(fù)合金屬薄膜，鈦層10～30nm，金層50～100nm。

7.按照權(quán)利要求1所述的基于單壁碳納米管薄膜的異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于，下電極是在硅基底的下表面：刮涂100～300nm厚度銦鎵合金層；或者，沉積一層厚度為50～100nm的金薄膜。

8.按照權(quán)利要求1至7所述的基于單壁碳納米管薄膜的異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所構(gòu)建的異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器在室溫大氣環(huán)境下工作，無(wú)需封裝；異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的伏安特性表現(xiàn)為P/N結(jié)單向?qū)ǎ?00mV偏壓下，暗電流低至230nA，890nm下響應(yīng)度達(dá)0.43A/W，探測(cè)激光波長(zhǎng)范圍為450～1200nm，響應(yīng)速度20ms，恢復(fù)速度11ms，可探測(cè)性達(dá)10¹¹Jones以上，200次循環(huán)測(cè)試性能無(wú)衰減，空氣中靜置一個(gè)月后，異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器性能衰減不超過(guò)5％。