[發明專利]一種全光譜光電雙通道器件及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011556829.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112599646B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 劉舸;李元元
• 申請（專利權）人: 惠州學院
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/32;H01L33/42;H01L31/0224;H01L31/0304;H01L31/18;G01N21/27
• 代理公司: 深圳泛航知識產權代理事務所(普通合伙) 44867
• 代理人: 鄧愛軍

本發明屬于半導體技術領域。一種全光譜光電雙通道器件的制備方法，包括以下步驟：在襯底表面生長AlN薄膜；在AlN薄膜表面蒸鍍獲得圖形化頂電極或陰陽電極；在AlN薄膜和頂電極表面轉移一層石墨烯/PMMA復合電極，或在AlN薄膜和陰陽電極表面各轉移一層石墨烯/PMMA復合電極，陰陽電極表面的石墨烯/PMMA復合電極間隔設置；將頂電極或陰陽電極表面的PMMA蝕刻去除，即得光電雙通道器件。本發明制備方法簡單高效，制備而成的雙通道器件可同時實現發光特性和光探測特性，器件性能好，光發射范圍廣，可覆蓋紫外到紅外波段。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種全光譜光電雙通道器件及其制備方法和應用。

背景技術

光電二極管LED和光電探測器是兩種應用范圍廣、用量大的電子器件。光電二極管作為一種能將光電結合的器件，其具有體積小、發光效率理想、壽命長、開關時間短、導通電壓低、環境污染小等特點。光電探測器是一種將光電信號轉換為電信號的器件，其基本原理是利用光的輻射引起被照射材料電導率發生改變，從而引起信號變化。光電探測器具有體積小、靈敏度高、穩定性好、響應速度快等特點。目前此類電子器件大多為只具有發光特性或光探測特性的單一功能器件，器件制作難度大，生產成本高。因此，需要一種可同時實現發光特性和光探測特性的電子器件。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種全光譜光電雙通道器件，該雙通道器件可同時實現發光特性和光探測特性，器件性能好，光發射范圍廣，可覆蓋紫外到紅外波段。

本發明的技術方案如下：

一種全光譜光電雙通道器件的制備方法，包括以下步驟：

S1.在襯底表面生長AlN薄膜；

S2.在AlN薄膜表面圖形化后蒸鍍頂電極或陰陽電極；

S3.在AlN薄膜和頂電極表面轉移一層石墨烯/PMMA復合電極，或在AlN薄膜和陰陽電極表面各轉移一層石墨烯/PMMA復合電極，陰陽電極表面的石墨烯/PMMA復合電極間隔設置；

S4.將頂電極或陰陽電極表面的PMMA蝕刻去除，即得光電雙通道器件。

進一步的，步驟S1中，采用磁控濺射或MOCVD的方式在襯底上成長AlN薄膜，所述AlN薄膜按照鉛鋅礦結構結晶成膜。采用磁控濺射或MOCVD的方式沉積AlN薄膜，薄膜致密性好，平整度高，對電極和石墨烯/PMMA復合電極的影響小，提高石墨烯的遷移率，從而提高器件整體的電學性能。

進一步的，步驟S2中，所述頂電極為Ni/Au薄膜，所述陽極電極為Ni/Au薄膜，所述陰極電極為Al/Ni/Au薄膜。通過對電極數量、材料的設置，可將器件制備成垂直結構或平面結構，器件應用范圍廣。

進一步的，步驟S3中，所述石墨烯/PMMA復合電極的制備方法為：在銅箔上制備單層石墨烯薄膜，在石墨烯薄膜表面旋涂PMMA后液相腐蝕銅箔。石墨烯具有較高的載流子遷移率和良好的機械性能、耐熱性能和光學性能。石墨烯/PMMA復合透明電極可起到電流擴散和透光的作用 ,透射率高，可在紫外-紅外這一范圍較寬的波段內保持高透射率，使器件具有較廣的光發射范圍，大大提高了器件的光電性能。

一種由所述制備方法制備而成的全光譜光電雙通道器件，包括由下至上依次設置的襯底、AlN薄膜、頂電極和石墨烯/PMMA復合電極，石墨烯/PMMA復合電極中石墨烯薄膜位于所述頂電極表面和所述AlN薄膜未被所述頂電極覆蓋的表面。

進一步的，所述襯底材料為高導電性材料。