[發明專利]基于單壁碳納米管薄膜的異質結光電探測器的制備方法

在審

• 申請號: 202011221007.8
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112420933A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 侯鵬翔;趙毅明;胡顯剛;劉暢
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及光電探測器領域，具體為一種基于單壁碳納米管薄膜的異質結光電探測器的制備方法。首先利用浮動催化劑化學氣相沉積法制備出高性能、柔性單壁碳納米管薄膜，將沉積于微孔濾膜上的單壁碳納米管薄膜裁剪成合適尺寸；將其置于預先開設窗口的硅基底上表面，使單壁碳納米管薄膜與硅基底緊密接觸，并移去濾膜后，放置于空氣環境下熱處理，在窗口處制備一層數納米厚的誘導氧化層；然后制備上電極(銀膠)和下電極(銦鎵合金)即得所述光電探測器。本發明異質結光電探測器結構簡單，制備過程便捷，所構建的光電探測器具有優異的光電探測性能及穩定性。

技術領域

本發明涉及光電探測器領域，具體為一種基于單壁碳納米管薄膜的異質結光電探測器的制備方法。

背景技術

隨著信息產業高速發展，數據呈海量增加態勢，因此信息處理、運算、傳輸、存儲以及能耗控制等技術均面臨著前所未有的挑戰。光是信息的重要載體之一，光子傳輸具有速率高、功耗低和抗干擾能力強等優點，所以將微電子和光電子技術結合，實現光電集成已成為信息產業的重要發展趨勢。光電探測器是光通信及光電子集成中的重要元件，其工作原理是光探測材料吸收入射光子并將其轉換為電信號。目前相對成熟的紅外光電探測器主要基于GaN、InGaAs和HgCdTe等半導體材料，其紅外探測能力可達10¹¹Jones。但這些器件只能在低溫條件下工作，這使紅外探測器的應用范圍受到很大限制。因此，如何實現可常溫使用、進一步增強光探測敏感性、延展探測光譜寬度及使器件柔性化等是新型紅外探測器的重要發展方向。

近年來，納米材料和納米科技的快速發展為突破傳統光電器件的瓶頸提供了新的可能。單壁碳納米管(SWCNT)是一種準一維中空管狀碳質材料，具有與結構相關且可調的直接帶隙(0.28～1.7eV，主要處于近紅外區間(0.5～1.59eV))。此外，碳納米管具有寬譜響應、高光吸收系數(10⁴～10⁵cm^-1，比傳統HgCdTe材料高1～2個數量級)、快速光信號響應能力以及易加工、柔韌性好等優異性質，因此是構建光電探測器的理想候選材料之一。參見文獻：文獻1，Konstantatos G,Howard I,Fischer A,et al.Ultrasensitive solution-castquantum dot photodetectors[J].Nature,2006 442(7099): 180-183；文獻2，Liu Y,WeiN,Zeng Q,et al.Room Temperature Broadband Infrared Carbon NanotubePhotodetector with High Detectivity and Stability[J].Adv.Opt.Mater. 2016 4(2):238-245；文獻3，Clark J,Lanzani G.Organic photonics for communications[J].Nat.Photonics,2010 4(7):438-446；文獻4，Prechtel L,Song L,Manus S,et al. Time-Resolved Picosecond Photocurrents in Contacted Carbon Nanotubes[J].NanoLett., 2011 11(1):269-272；文獻5，Park S,Vosguerichian M,Bao Z.Nanoscale.Areview of fabrication and applications of carbon nanotube film-based flexibleelectronics[J].2013 5(5): 1727-1752。