[發明專利]硫化鉛光電導探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 202111232369.1
• 申請日: 2021-10-22
• 公開（公告）號: CN114520266A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 馮雙龍;閆瑞陽;申鈞;史浩飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/09;H01L31/18;B82Y15/00;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 金海榮

1.一種基于金屬納米粒子光吸收增強型硫化鉛光電導紅外探測器，其特征在于，包括由下到上依次設置的硅襯底(1)、氧化硅層(2)、石墨烯層(4)、金納米顆粒層(5)、硫化鉛層(6)及金屬納米顆粒層(7)；其中，所述石墨烯層(4)兩端各鋪設有一個所述的金屬電極(3)。

2.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述氧化硅層(2)厚度為300nm。

3.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述金屬電極(3)與所述氧化硅層(2)之間鋪設一層石墨烯層(4)。

4.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述金屬電極(3)包括金和鉻，其中，鉻位于石墨烯薄膜之上，金位于鉻之上，厚度在100nm以內。

5.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述金納米顆粒層厚度在4nm以內。

6.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述的硫化鉛層(6)為單晶硫化鉛，厚度為500nm。

7.根據權利要求1所述的紅外探測器，其特征在于，所述金屬納米顆粒(7)為鉍金屬，厚度為2nm。

8.一種基于金屬納米粒子光吸收增強型硫化鉛光電導紅外探測器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)清洗襯底：將帶有氧化層的硅片清洗干凈；

(2)制作電極：在石墨烯薄膜表面沉積金屬并圖形化，利用電子束蒸發或者濺射的方法形成金屬電極；

(3)將石墨烯薄膜轉移帶有電極的襯底上：通過PMMA將石墨烯薄膜從銅箔轉移至所述襯底上；

(4)在石墨烯表面制備金納米顆粒；

(5)涂膠，石墨烯條帶化：將要生長硫化鉛薄膜和金屬納米離子的部分暴露出來；

(6)硫化鉛薄膜制備：在所述石墨烯薄膜表面和所述金屬電極表面利用電化學沉積法制備單晶硫化鉛納米柱薄膜；

(7)金屬納米顆粒制備：在所述的硫化鉛納米柱薄膜表面利用電子束蒸發法或磁控濺射或電化學沉積制備鉍金屬納米顆粒。

(8)石墨烯薄膜的圖形化。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中利用磁控濺射的方法在石墨烯表面濺射一層2-4nm厚的金納米顆粒。

10.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中采用濕法轉移的方式，利用PMMA將所述石墨烯薄膜從銅箔轉移至所述襯底上。

11.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)中硫化鉛薄膜的制備：在所述石墨烯薄膜表面和所述金屬電極表面利用電化學沉積法制備單晶硫化鉛納米柱薄膜，包括：

將乙酸鉛和乙二胺四乙酸二鈉配置成0.02M溶液A；

將硫化鈉配置成0.02M溶液B；

將所述溶液A和所述溶液B混合配置成第一前驅體溶液，并將所述第一前驅體溶液的PH值調至9-10；

基于電化學工作站中恒電位沉積法，以一定的恒電位對所述第一前驅體溶液沉積得到硫化鉛單晶納米柱薄膜，通過控制沉積時間控制所述硫化鉛單晶納米柱薄膜的厚度。

12.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(7)金屬納米顆粒制備：在所述的硫化鉛納米柱薄膜表面利用電子束蒸發法或磁控濺射或電化學沉積制備鉍金屬納米顆粒，包括：

將硝酸鉍和乙二胺四乙酸二鈉配置成第二前驅體溶液；

基于電化學工作站中恒電位沉積法，以一定的恒電位對所述第二前驅體溶液沉積得到鉍金屬納米薄膜，通過控制沉積時間控制所述鉍金屬納米薄膜的厚度。