[發明專利]一種基于硫化鉍薄膜的晶體管型光電探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 202310170060.7
• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116322246A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 林乾乾;楊玉潔
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H10K71/16
• 分類號: H10K71/16;H10K30/10;H10K71/40;C23C18/12;C23C14/24;C23C14/16;C23C14/18
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張凱

本申請涉及一種基于硫化鉍薄膜的晶體管型光電探測器及其制備方法。包括如下步驟：在基底上沉積介電層；將Bisubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;前驅溶液旋涂至所述介電層上，在100～300℃下退火，形成Bisubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;薄膜；在所述Bisubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;薄膜上蒸鍍源漏電極。本申請得到的光電探測器結合了場效應晶體管可柵壓調控、高增益、易于集成的特點以及Bisubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;吸收范圍廣的優點，并且制備過程具有操作簡單、成本低、材料易獲取、組分易調控等優點、對環境和設備要求較低，具有高的光靈敏度、低噪聲電流和高的比探測率，可探測光波長范圍廣、探測性能優異，在光電探測領域具有極大的應用潛力。

技術領域

本申請涉及光電器件技術領域，特別涉及一種基于硫化鉍薄膜的晶體管型光電探測器及其制備方法。

背景技術

硫化物以其優異的光吸收系數、可調的帶隙和吸收范圍、較強的穩定性(包括空氣穩定性、溫度穩定性和濕度穩定性等)、較低的成本和較多的制備途徑，在光伏、光催化以及光電探測領域受到學術界和產業界廣泛的關注。其中常見的，如CdTe，Sb₂S₃，Sb₂Se₃等二元硫族化合物以及CuSbS₂、AgSbS₂、AgBiS₂、NaBiS₂等三元硫化物材料都在光電領域，尤其是光催化和光伏領域的研究和應用中取得了不錯的進展。

其中，鉍基硫族化合物Bi₂S₃以其更大的吸收范圍、較高的吸收系數等優點具有可觀的應用前景。目前Bi₂S₃優異的光電性能主要應用于光催化領域，但由于其內部較多的缺陷嚴重影響了光生載流子的輸運，在光電探測器領域的研究少有報道。同時，光電導型和光電二極管型探測器由于相對較低的光學增益和較復雜的界面復合嚴重限制了其在高靈敏光電探測器上的應用。相比之下，光電晶體管型探測器具有可通過柵極電壓調控、高增益、工作電壓范圍大、易于與CMOS集成電路兼容等優點。

目前，Bi₂S₃大多采用化學浴沉積(CBD)、熱蒸發以及水熱法等方法制備納米線或納米管等納米結構，這些方法可以制備結晶質量相對較高的Bi₂S₃。但是卻存在成本高、設備復雜昂貴、制備周期長、反應速率難以精確控制、材料組分和摻雜濃度較難準確調控、反應物殘留在實驗容器的內壁表面導致后續清理步驟較繁瑣等問題。

因此，如何在保證Bi₂S₃成膜質量的前提下通過低成本、簡單的方法使其應用于光電探測器領域，將具有極大的應用前景。

發明內容

本申請實施例提供一種基于硫化鉍薄膜的晶體管型光電探測器及其制備方法，以解決相關技術中Bi₂S₃薄膜存在制備成本高、反應速率難控制、材料組分難調控、實驗步驟繁瑣，且難以應用于光電探測器中的問題。

本申請提供的技術方案如下：

第一方面，本申請提供了一種基于硫化鉍薄膜的晶體管型光電探測器的制備方法，包括如下步驟：

在基底上沉積介電層；

將Bi₂S₃前驅溶液旋涂至所述介電層上，在100～300℃下退火，形成Bi₂S₃薄膜；

在所述Bi₂S₃薄膜上蒸鍍源漏電極。

一些實施例中，Bi₂S₃前驅溶液中鉍和硫的摩爾比為1：(1.5～2.5)。