[發(fā)明專利]一種基于γ-InSe/Ge混維異質(zhì)結(jié)的光電二極管及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310116999.5
• 申請(qǐng)日: 2023-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN116364801A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊寶翔;高偉;霍能杰;李京波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/109
• 分類號(hào): H01L31/109;H01L31/0336;H01L31/0352;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 余勝茂

1.一種基于γ-InSe/Ge混維異質(zhì)結(jié)的光電二極管，其特征在于，所述混維異質(zhì)結(jié)的光電二極管的結(jié)構(gòu)為漏電極/InSe/Ge垂直異質(zhì)結(jié)/源電極，所述異質(zhì)結(jié)的光電二極管是在清洗過的Ge襯底上沉積介質(zhì)層SiO₂薄膜使之完全覆蓋，再在介質(zhì)層SiO₂上光刻Ge窗口，并置于緩沖氧化刻蝕液液中浸泡使Ge窗口刻蝕深度至Ge表面；經(jīng)紫外曝光分別在Ge窗口和介質(zhì)層SiO₂上光刻源電極和漏電極圖案并蒸鍍金屬，在保護(hù)氣氛下100～150℃退火處理制得源電極和漏電極；將剝離的InSe納米片轉(zhuǎn)移到Ge窗口上，InSe納米片一部分與介質(zhì)層SiO₂接觸，另一部分與Ge窗口接觸形成InSe/Ge垂直異質(zhì)結(jié)；Ge窗口與源電極、InSe納米片和介質(zhì)層SiO₂接觸；漏電極與InSe納米片和介質(zhì)層SiO₂接觸，然后在惰性氣體中100～150℃退火處理制得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于γ-InSe/Ge混維異質(zhì)結(jié)的光電二極管，其特征在于，所述的Ge襯底為P型摻雜Ge襯底，InSe為N型摻雜的γ-InSe。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于γ-InSe/Ge混維異質(zhì)結(jié)的光電二極管，其特征在于，所述介質(zhì)層SiO₂的厚度為100～300nm；所述InSe納米片的厚度為10～300nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于γ-InSe/Ge混維異質(zhì)結(jié)的光電二極管，其特征在于，所述源電極和漏電極的金屬為Au或表面有Au的金屬組合，Au的厚度為50～100nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于γ-InSe/Ge混維異質(zhì)結(jié)的光電二極管，其特征在于，所述表面有Au的金屬組合為Cr和Au。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于γ-InSe/Ge混維異質(zhì)結(jié)的光電二極管，其特征在于，所述退火處理的時(shí)間均為20～50min；所述保護(hù)氣氛為氮?dú)饣驓鍤猓龆栊詺怏w為氬氣。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于γ-InSe/Ge混維異質(zhì)結(jié)的光電二極管的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

S1.將Ge襯底用BOE溶液浸泡，然后依次使用丙酮、異丙醇、乙醇和去離子水超聲清洗，再用氮?dú)獯蹈桑频脽o表面氧化層的Ge襯底；

S2.利用PECVD在Ge襯底上沉積介質(zhì)層SiO₂薄膜使之完全覆蓋；

S3.利用紫外激光直寫光刻在沉積介質(zhì)層SiO₂的Ge襯底上光刻出窗口圖案，再置于BOE中浸泡，刻蝕掉表面介質(zhì)層，制得Ge窗口；

S4.通過紫外激光直寫光刻分別在Ge窗口和介質(zhì)層SiO₂上曝光顯影出源電極和漏電極圖案，再利用電子束蒸發(fā)和熱蒸發(fā)蒸鍍金屬，經(jīng)過丙酮溶脫光刻膠，在氮?dú)饣驓鍤鈿夥罩?00～150℃退火，得到源電極和漏電極；

S5.利用PVA干法轉(zhuǎn)移將機(jī)械剝離的InSe納米片轉(zhuǎn)移至Ge窗口上，所述InSe納米片一部分與漏電極和介質(zhì)層SiO₂接觸，另一部分和Ge窗口接觸，獲得γ-InSe/Ge混維異質(zhì)結(jié)；

S6.將上述整體在氬氣氣氛中100～150℃退火，制得基于γ-InSe/Ge混維異質(zhì)結(jié)的光電二極管。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于γ-InSe/Ge混維異質(zhì)結(jié)的光電二極管的制備方法，其特征在于，步驟S3中所述Ge窗口的面積為410～450μm²。

9.權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于γ-InSe/Ge異質(zhì)結(jié)的光電二極管在寬光譜，偏振靈敏的光電探測(cè)器或近紅外成像領(lǐng)域中的應(yīng)用。