[發明專利]一種Au/PbS/CsPbCl3

在審

• 申請號: 202011494864.5
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112635618A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 趙新宏;張新福;李凱;方永初;陶宇
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/032;H01L31/0352;H01L31/113
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本發明屬于納米半導體器件技術領域，涉及一種用簡單的低溫溶液法制備垂直堆垛Au/PbS/CsPbCl₃納米結構光晶體管的方法。Au/PbS/CsPbCl₃光晶體管是一種極具潛力的高性能光探測器件，在沒有光照的情況下，該光晶體管的有效電子遷移率和空穴遷移率分別可達654.75cm²/V s和732.18cm²/V s。在光照下，Au/PbS/CsPbCl₃光晶體管表現出紫外?可見?近紅外的寬譜光探測能力。在532nm光照下，Au/PbS/CsPbCl₃光晶體管的光響應度高達3892A/W，探測率為3.29×10¹³jones，外量子效率為10⁶％。本發明的方法具有方法簡易，成本低，快速，可大面積生產，實用性強等特點。

技術領域

本發明屬于納米半導體器件技術領域，特別涉及到一種Au/PbS/CsPbCl₃垂直堆垛結構光晶體管的制備方法

背景技術

全無機金屬鹵化物鈣鈦礦(CsPbX₃，X＝C1，Br，I)具有價格低廉、方便儲存以及容易制備等優點，已經在光顯示、光通信以及光探測等領域被廣泛應用。近年來，CsPbCl₃納米片(NPLs)因其出色的面內載流子傳輸性能、強的量子限制和長的載流子擴散長度而廣受關注。然而，CsPbCl₃ NPLs固有的窄帶光吸收和弱光響應(mA/W)的缺點阻礙了其在光電領域的大規模應用。為了應對這些挑戰，我們迫切需要尋找到一種具有寬譜光吸收的理想材料，這種材料可以與CsPbCl₃ NPLs結合來克服CsPbCl₃ NPLs的這些缺點。已有研究報道，硫化鉛量子點(PbS QDs)具有寬的光吸收范圍、大的激子玻爾半徑和長的載流子壽命等優點，而特別適合這一需求。目前，基于鈣鈦礦/PbS QDs的光探測器已經解決了光吸收范圍窄(鈣鈦礦)和載流子遷移率低(PbS QDs)的問題。然而，PbS QDs較小的光吸收截面仍然是限制其在大規模光探測應用的主要因素。已有文獻報道，貴金屬(Au或Ag)納米粒子(NPs)的等離激元近場可以增強近鄰半導體的有效光吸收。將金屬NPs引入到鈣鈦礦/PbS QDs基光探測器中，可以解決光響應差(鈣鈦礦)和光吸收截面小(PbS QDs)的問題，從而提高器件的光探測性能]。據我們所知，貴金屬/PbS/CsPbCl₃光晶體管在紫外-可見-近紅外寬譜光探測領域中的應用幾乎未見報道。貴金屬/PbS/CsPbCl₃納米結構中的局域表面等離激元共振(LSPR)、量子限制以及層間電荷分離的相互作用也有豐富的可研究內容。因此，研究貴金屬/PbS/CsPbCl₃光晶體管的光電特性具有很重要的意義。

發明內容

本發明提供了一種Au/PbS/CsPbCl₃垂直堆垛結構光晶體管的制備方法，采用300微米厚的n型重摻雜的硅片作為柵電極，并在其上方覆蓋一層300納米厚的二氧化硅作為柵極絕緣層，然后通過熱蒸鍍法在絕緣層上蒸鍍兩個金電極作為器件的源電極和漏電極，在柵極絕緣層上，兩個金電極之間依次旋涂Au NPs溶液、PbS QDs溶液和CsPbCl₃ NPLs溶液，具體包括以下步驟：

(1)將一定量的Au NPs溶液旋涂在光晶體管的基底上，得Au NPs涂層；將旋涂有AuNPs的光晶體管置于氬氣環境中200～220℃退火10～15min，以去除水分，降低水分對器件性能的影響；