[發(fā)明專利]一種基于SnSe/SnO2

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• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN113054055A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 凌翠翠;馮冰心;侯志棟;曹敏;張拓
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;H01L31/109;H01L31/0392;C23C14/04;C23C14/06;C23C14/18;C23C14/35
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本發(fā)明屬于光探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自驅(qū)動(dòng)光電探測器，該自驅(qū)動(dòng)光電探測器，由上至下依次包括導(dǎo)電銀膠點(diǎn)電極、金屬鈀前電極、硒化錫納米薄膜層、二氧化錫多層球殼結(jié)構(gòu)薄膜層、硅單晶基底和金屬銦背電極。二氧化錫多層球殼結(jié)構(gòu)薄膜層通過水熱法、煅燒法、絲網(wǎng)印刷技術(shù)等方法制備，硒化錫薄膜層由直流磁控濺射技術(shù)制備，器件表現(xiàn)出良好的自驅(qū)動(dòng)光探測性能，穩(wěn)定性好，從紫外到近紅外區(qū)域都具有響應(yīng)特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自驅(qū)動(dòng)光電探測器及其制備方法。

技術(shù)背景

光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換是現(xiàn)在日常生活中許多技術(shù)的核心，光電探測器就是通過光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)這一光電轉(zhuǎn)換的電子器件。它的一些應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟，例如視頻成像、光學(xué)信息、生物成像、夜視儀等。隨著應(yīng)用的需求和發(fā)展，對于光電探測中更快的響應(yīng)、更寬的波長響應(yīng)范圍，以及靈活性，高效性等要求也越來越高。[Inorg.Chem.Front.,2019,6,1968]金屬氧化物具有優(yōu)異的耐熱性、抗毒性和穩(wěn)定性等，并且無毒、廉價(jià)、容易制備，二氧化錫(SnO₂)作為一種優(yōu)秀的透明導(dǎo)電半導(dǎo)體氧化物，具有超寬的禁帶寬度，SnO₂材料制成的納米結(jié)構(gòu)對紫外光具有較好的吸收，在可見和紅外區(qū)域也具有良好的透光性，因此在光電領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值。但由于其載流子的分離、復(fù)合率高，導(dǎo)致其光譜響應(yīng)較差，這極大的限制了SnO₂在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此拓寬其光譜響應(yīng)范圍、降低其載流子的復(fù)合速率，與此同時(shí)保持SnO₂在光電探測中的穩(wěn)定性，是當(dāng)前研究的重難點(diǎn)。[Advanced ElectronicMaterials,2019：1901048.]通過水熱法、煅燒法等手段制備出SnO₂多層球殼結(jié)構(gòu)，這一多層球殼結(jié)構(gòu)存在豐富的空腔，可以對光線進(jìn)行多次折射和反射，可以提高探測器的光線吸收能力。

硒化錫(SnSe)作為一種窄帶隙的二維半導(dǎo)體材料，對太陽光譜具有較寬范圍的吸收，從紫外到近紅外區(qū)域都具有良好的光響應(yīng)特性，在寬光帶光電探測器領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。[Ceramics International,45,2019,13275-13282]將SnSe與SnO₂相結(jié)合，有望提高SnO₂基光電探測器在近紅外區(qū)域的光響應(yīng)特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有自驅(qū)動(dòng)光響應(yīng)功能，且周期性好的SnSe/SnO₂多層球殼/Si異質(zhì)結(jié)的自驅(qū)動(dòng)光電探測器及其制備方法，可以提高目前SnO₂基自驅(qū)動(dòng)光電探測器在近紅外區(qū)域的光電探測性能。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所要解決的技術(shù)問題是，通過水熱法、煅燒法、絲網(wǎng)印刷法、磁控濺射法等方法，提高光電探測器的性能，即通過水熱法、煅燒法、絲網(wǎng)印刷技術(shù)等在硅基底表面制備SnO₂多層球殼結(jié)構(gòu)薄膜層，再通過磁控濺射法在SnO₂表面濺射SnSe薄膜層，以獲得具有優(yōu)異性能的自驅(qū)動(dòng)光電探測器。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是，一種基于SnSe/SnO₂多層球殼/Si異質(zhì)結(jié)的自驅(qū)動(dòng)光電探測器，其特征在于，所制備探測器為層狀結(jié)構(gòu)，由上至下依次包括導(dǎo)電銀膠點(diǎn)電極、金屬Pd前電極、SnSe納米薄膜層、SnO₂多層球殼結(jié)構(gòu)薄膜層、Si單晶基底和金屬In背電極。

本發(fā)明所闡述的一種基于SnSe/SnO₂多層球殼/Si異質(zhì)結(jié)的自驅(qū)動(dòng)光電探測器的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)切出所需大小Si片，分別用離子水、丙酮、無水乙醇依次清洗，去除表面污染物；

(2)對清洗完成后的Si基底進(jìn)行干燥；

(3)將10.27克蔗糖溶解于60毫升去離子水中，磁力攪拌5～10分鐘至蔗糖溶解，把蔗糖溶液倒入100毫升聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)襯中進(jìn)行水熱反應(yīng)，在180～200攝氏度下反應(yīng)4～6小時(shí)，自然冷卻至室溫；