[發(fā)明專利]一種銻基納米棒陣列異質(zhì)結(jié)的光電探測(cè)器及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210535143.7
• 申請(qǐng)日: 2022-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114975655A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹宇;曲鵬;周靜;凌同;朱嘉偉;武穎;賀偉蘭;張頡;韓林肖;張國(guó)輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/032
• 分類號(hào): H01L31/032;H01L31/0352;H01L31/109;H01L31/18;H01L51/46;H01L51/42;H01L51/48;C23C14/06;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專利事務(wù)所 22102
• 代理人: 陳傳林

本發(fā)明一種銻基納米棒陣列異質(zhì)結(jié)的光電探測(cè)器，其包括：摻硼氧化鋅透明導(dǎo)電玻璃襯底、銻基納米棒陣列吸收層、空穴傳輸層和金屬電極，采用ZnO:B透明導(dǎo)電玻璃襯底誘導(dǎo)技術(shù)，制備銻基納米棒陣列中分子鏈與納米棒生長(zhǎng)取向一致，改善了載流子輸運(yùn)特性，增強(qiáng)了光電流響應(yīng)；其制備方法為構(gòu)建合理的銻基納米棒陣列異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，高度有序的銻基納米棒陣列作為光吸收層，提高載流子輸運(yùn)特性，制備方法簡(jiǎn)單、成本低、制備器件性能高、具有較高的工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電材料、光電探測(cè)器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銻基納米棒陣列異質(zhì)結(jié)的光電探測(cè)器及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，光電探測(cè)器作為機(jī)器視覺(jué)、模式識(shí)別、無(wú)人駕駛等領(lǐng)域的關(guān)鍵光電元件，而受到廣泛關(guān)注。隨著成像技術(shù)的普及和高速發(fā)展，對(duì)具有寬譜域響應(yīng)、高性能光電探測(cè)器的需求在不斷加強(qiáng)。要求光電探測(cè)器實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)度、高探測(cè)率等性能的同時(shí)滿足寬光譜響應(yīng)，同時(shí)也要求制備材料無(wú)毒、成本低和可快速大規(guī)模制備等特點(diǎn)。銻基材料(Sb₂S₃、Sb₂Se₃、Sb₂(S,Se)₃)作為一種新型光伏吸收材料，禁帶寬度為1.1–1.7eV，可以實(shí)現(xiàn)紫外-可見(jiàn)光-近紅外的寬光譜吸收，同時(shí)還具有高吸收系數(shù)，原材料豐富，無(wú)毒，可滿足工業(yè)生產(chǎn)中的大規(guī)模制備。

目前，雖然銻基材料作為光吸收材料，在光電導(dǎo)探測(cè)器和薄膜異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器上已有應(yīng)用，但光電導(dǎo)探測(cè)器需要在固定偏壓下工作，而薄膜異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)器件在無(wú)偏壓下工作。進(jìn)一步提升銻基材料性能，需要優(yōu)化銻基吸光層生長(zhǎng)取向，提高光電流響應(yīng)，但此項(xiàng)技術(shù)尚未攻克，在相關(guān)文獻(xiàn)上也沒(méi)有任何記載。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種銻基納米棒陣列異質(zhì)結(jié)的光電探測(cè)器，構(gòu)建合理的銻基納米棒陣列異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，高度有序的銻基納米棒陣列作為光吸收層，可以提高載流子輸運(yùn)特性，提高光電探測(cè)器性能；同時(shí)提供了一種銻基納米棒陣列異質(zhì)結(jié)的光電探測(cè)器的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)化大規(guī)模生成。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)方案之一，一種銻基納米棒陣列異質(zhì)結(jié)的光電探測(cè)器，其特征是，它從上而下依次排列以下結(jié)構(gòu)：摻硼氧化鋅透明導(dǎo)電玻璃襯底，銻基納米棒陣列吸收層，空穴傳輸層，金屬電極層。

進(jìn)一步，所述的銻基納米棒陣列吸收層是Sb₂S₃納米棒陣列吸收層、Sb₂Se₃納米棒陣列吸收層或Sb₂(S,Se)₃納米棒陣列吸收層。

進(jìn)一步，所述的空穴傳輸層是P3HT、MoO₃或Spiro-OMeTAD。

進(jìn)一步，所述的金屬電極層是Au、Ag或Al薄膜。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)方案之二，一種銻基納米棒陣列異質(zhì)結(jié)的光電探測(cè)器的制備方法，其特征是，它包括以下步驟：

1)對(duì)摻硼氧化鋅透明導(dǎo)電玻璃襯底用洗潔精和純水洗滌15分鐘，然后依次用超純水、乙醇、丙酮超聲洗滌15分鐘，用氮?dú)獯蹈桑?/p>

2)將步驟1)潔凈后的摻硼氧化鋅透明導(dǎo)電玻璃襯底放置于近空間升華系統(tǒng)設(shè)備中，真空壓力為0.1～5pa，蒸發(fā)源重量為0.2～4g，所述蒸發(fā)源是Sb₂S₃、Sb₂Se₃或Sb₂(S,Se)₃，所述摻硼氧化鋅透明導(dǎo)電玻璃襯底與蒸發(fā)源距離調(diào)整為5～20mm，所述摻硼氧化鋅透明導(dǎo)電玻璃襯底溫度調(diào)整為200～350℃，所述蒸發(fā)源的溫度升至為150～400℃保持5-30min，當(dāng)所述蒸發(fā)源的溫度升至450～600℃時(shí)，開(kāi)啟襯底擋板，持續(xù)蒸發(fā)10～120s，沉積結(jié)束后，自然冷卻至室溫取出，得到銻基納米棒陣列異質(zhì)結(jié)；