[发明专利]一种半导体光电探测器及其制备方法、电子装置

说明书

本发明涉及一种半导体光电探测器及其制备方法、电子装置。所述半导体光电探测器包括：半导体衬底；第一电极，位于所述半导体衬底上，所述第一电极包括主体层以及位于所述主体层上的相互间隔设置的若干柱形结构；隔离材料层，位于所述第一电极的表面上并覆盖所述第一电极；第二电极，位于所述主体层上方的所述隔离材料层上；吸收层，位于所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方。所述吸收层位于所述第一电极和所述第二电极的上方，呈柱形结构，由于所述柱形结构的吸收层的设置，增加了光吸收的面积，进一步提高了所述半导体光电探测器的灵敏度和性能。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种半导体光电探测器及其制备方法、电子装置。

背景技术

石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。

石墨烯在半导体器件的制备中得到广泛应用，石墨烯光电探测器实现光电转换的原理有很多，如光伏效应、光热电效应、辐射热效应和光子牵引效应，其中光伏效应和光热电效应是半导体光电探测器中光电流产生的主要机理。当入射光能量高于半导体吸收层带隙并照射在耗尽层时，光被吸收并产生电子-空穴对。在开路情况下，光生载流子依靠内建电场分离，外电路没有电流产生，而是产生一个开路电压Vg。在短路情况下，分离的载流子很快到达两侧电极，从而在外电路产生光电流，检测光电流的变化就可以达到探测光信号的目的。

目前石墨烯光电探测器的种类比较少，性能也需要作进一步改进。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种半导体光电探测器，所述半导体光电探测器包括：

半导体衬底；

第一电极，位于所述半导体衬底上，所述第一电极包括主体层以及位于所述主体层上的相互间隔设置的若干柱形结构；

隔离材料层，位于所述第一电极的表面上并覆盖所述第一电极；

第二电极，位于所述主体层上方的所述隔离材料层上；

吸收层，位于所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方。

可选地，所述吸收层包括石墨烯层。

可选地，所述隔离材料层包括氧化物层。

可选地，所述方法包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有第一电极，所述第一电极包括主体层以及位于所述主体层上的相互间隔设置的若干柱形结构；

在所述第一电极表面形成绝缘层，以覆盖所述第一电极；

在所述柱形结构之间的所述绝缘层上形成第二电极；

在所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方形成吸收层，以覆盖所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构。

可选地，所述吸收层包括石墨烯层。

可选地，所述石墨烯层通过化学气相沉积或者低压化学气相沉积形成，沉积前驱体包括甲苯、苯、或甲烷。

可选地，形成所述第一电极的方法包括：