[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
地址：	400714 ***	國省代碼：	重慶;50
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	硫化鉛電導探測器及其制備方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

本發明公開了一種硫化鉛光電導探測器及其制備方法，其中硫化鉛紅外探測器，包括襯底，所述襯底向上依次覆蓋有金屬電極、石墨烯薄膜、金納米顆粒、硫化鉛單晶薄膜以及鉍金屬納米顆粒，其中石墨烯薄膜下兩端各鋪設有一個所述金屬電極。本發明旨在通過利用鉍金屬納米粒子在硫化鉛表面實現點狀包覆增加硫化鉛的光吸收從而提高傳統的硫化鉛光電導型紅外探測器的響應度，基于此得到的金屬納米粒子光吸收增強型硫化鉛光電導紅外探測器可以將響應度提高兩個數量級。

技術領域

本發明涉及半導體光電子器件技術領域，特別是涉及一種硫化鉛光電導探測器及其制備方法。

背景技術

光電探測器是一種把光信號轉變為電信號的器件，主要類別有光電導型、內建電場光伏型、光熱電型和測輻射熱計。光電探測器的最初被應用于軍事作戰，1930年德國研究人員研發出硫化鉛紅外光子探測器，探測波長可達到3微米左右。二戰期間，硫化鉛探測器作為秘密武器在戰爭中發揮了巨大的作用，紅外探測技術成為軍事領域的重要研究方向之一。光電探測器在現代軍事上主要運用于夜視，制導，偵察，通訊等。鉍具有很高的電子遷移率和較小的帶隙 (14meV)使Bi成為高響應寬帶隙的光電檢測復合材料。

現有技術中，主要以硫化鉛紅外探測器為主，硫化鉛紅外探測器的光電流強度和響應度還有待進一步的提高。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種硫化鉛光電導探測器及其制備方法。該紅外探測器通過在硫化鉛表面復合一層金屬納米顆粒增加其光吸收來提高探測器的響應度。

本發明通過硫化鉛單晶納米柱和鉍金屬納米粒子結合，因納米顆粒的曲率半徑很小，紅外光入射后收到硫化鉛表面的金屬納米粒子散射而優先分布困在半導體薄膜中，有效的增加了光路強度；并且納米顆粒的電場增強，使得低維硫化鉛納米柱與電場之間耦合增強，光吸收率增大，故本發明比一般的硫化鉛紅外探測器提高了光電流強度和響應度。

并且，本發明中利用電化學法制備硫化鉛和鉍薄膜，這是一種有效綠色的材料制備方法，并且克服了旋涂和水熱法的材料工藝復雜，效率低，難以剝離或者刻蝕的困難，可以實現硫化鉛和鉍的圖形化生長。

具體的，本發明采用以下技術方案：

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，包括由下到上依次設置的硅襯底、氧化硅層、石墨烯層、金納米顆粒層、硫化鉛層及金屬納米顆粒層；其中，所述石墨烯層兩端各鋪設有一個所述的金屬電極。

優選的，所述氧化硅層厚度為300nm。

優選的，所述金屬電極與所述氧化硅層之間鋪設一層石墨烯層。

優選的，所述金屬電極包括金和鉻，其中，鉻位于石墨烯薄膜之上，金位于鉻之上，厚度在100nm以內。

優選的，所述金納米顆粒層厚度在4nm以內。

優選的，所述的硫化鉛層為單晶硫化鉛，厚度為500nm。

優選的，所述金屬納米顆粒為鉍金屬，厚度為2nm。

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，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；