一种从日盲紫外到近红外的宽波段探测器的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112420876A(43)申请公布日2021.02.26(21)申请号202011412393.9(22)申请日2020.12.03(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人矫淑杰聂伊尹卢洪亮张峻华王东博王金忠(74)专利代理机构哈尔滨龙科专利代理有限公司23206代理人高媛(51)Int.Cl.H01L31/18(2006.01)H01L31/032(2006.01)H01L31/109(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种从日盲紫外到近红外的宽波段探测器的制备方法(57)摘要一种从日盲紫外到近红外的宽波段探测器的制备方法，属于光电探测技术领域。本发明的目的是为了解决现有宽光谱探测器存在不同材料之间晶格失配大、质量低、响应速度慢等问题，所述方法为：在蓝宝石衬底上沉积Ga2O3薄膜，薄膜厚度不小于300nm，通过化学气相沉积法在蓝宝石基底上制备厚度为3nm‑6nm的二维拓扑绝缘体材料，将所述二维拓扑绝缘体材料通过湿法转移的方法转移至Ga2O3上表面，Ga2O3和二维拓扑绝缘体材料之间形成范德华异质结；利用电子束沉积的方法在二维拓扑绝缘体材料表面依次沉积Ti电极和Au电极。本发明采用范德华异质结，通过转移的方法形成异质结，而不是外延方法，克服了Ga2O3和Bi2Se3之间晶格失配而导致质量下降等问题。CN112420876ACN112420876A权利要求书1/1页1.一种从日盲紫外到近红外的宽波段探测器的制备方法，其特征在于：所述方法具体步骤为：步骤一：在蓝宝石衬底上沉积Ga2O3薄膜，薄膜厚度不小于300nm，所述沉积方法为分子束外延、磁控溅射或激光脉冲沉积中的一种；步骤二：通过化学气相沉积法在蓝宝石基底上制备厚度为3nm-6nm的二维拓扑绝缘体材料，将所述二维拓扑绝缘体材料通过湿法转移的方法转移至Ga2O3上表面，Ga2O3和二维拓扑绝缘体材料之间形成范德华异质结；步骤三：利用电子束沉积的方法在二维拓扑绝缘体材料表面依次沉积Ti电极和Au电极形成Ti/Au电极，Ti层厚度为50-150nm，Au层厚度为200-400nm。2.根据权利要求1所述的一种从日盲紫外到近红外的宽波段探测器的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述湿法转移具体为：将表面涂有100～200nmPMMA的化学气相沉积法生长的蓝宝石基二维拓扑绝缘体材料浸泡于KOH中，以腐蚀掉蓝宝石基底；然后，采用载玻片将样品捞出并放入去离子水的培养皿中，重复3次以去除残留的KOH；最后，使用步骤一中的氧化镓薄膜，依次把二维拓扑绝缘体材料从下而上捞起，晾干后，放入丙酮溶液中，以去除PMMA。3.根据权利要求1或2所述的一种从日盲紫外到近红外的宽波段探测器的制备方法，其特征在于：所述二维拓扑绝缘体材料为Bi2Se3、Bi2Te3、Bi2Se3-xTex或Bi2OSe2中的一种。2CN112420876A说明书1/4页一种从日盲紫外到近红外的宽波段探测器的制备方法技术领域[0001]本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种从日盲紫外到近红外的宽波段探测器的制备方法。背景技术[0002]宽波段探测器自20世纪被提出以来，在国内外都得到了巨大的发展，但目前宽波段探测器仍然没有很好的普及，其中晶格不匹配带来的紫外-红外光敏材料或探测系统集成困难、集成器件后红外探测系统的探测性能弱，以及双色集成探测器结构复杂等问题成为限制其发展的主要原因。[0003]第一次实际运用紫外-红外双色探测器是在1977年，在战争中运用的“尾刺”导弹，其导引头上就安装了硫化镉-锑化铟(CdS/InSb)探测器，称为紫外-红外双波段探测器，但当时集成技术不完善，实际上还是两个独立的探测器。而国内最早出现则是1987年张烽生等人设计研究出的p+/p/n结构硅光伏探测器，其采用的p+/p前表面高低结能够有效地减少表面损失和增大日盲紫外波段的响应率，同时也大大减少了表面发射区的复合电流分量，所制备器件应用光谱范围为190-1150nm。总的来说早期关于宽波段探测器的研究，由于集成技术限制、高质量日盲紫外光敏材料制备困难等原因，还只处于初步探索阶段。[0004]进入21世纪的近20年来，宽波段探测器技术得到了较快发展。高晶体质量日盲紫外光敏材料的生长外延问题被逐渐解决，新的日盲紫外光敏材料在不断地涌现，如氧化物材料和III族氮化物材料等，研究人员在日盲紫外光敏材料的选择上逐渐拓宽了视线，但目前红外探测技术由于量子效率低、工作温度低等原因仍然制约着宽波段探测器的发展。[0005]二维拓扑绝缘体材料Bi2Se3、Bi2Te3、Sb2Te3等多种类的二维体系。这些二