[发明专利]二维铌酸锶纳米片紫外光电晶体管探测器

说明书

本发明属于半导体光电器件技术领域，具体为二维铌酸锶纳米片紫外光电晶体管探测器。本发明紫外探测器包括：SiO₂/Si衬底、铌酸锶Sr₂Nb₃O₁₀纳米片和铬‑金接触电极。其中Sr₂Nb₃O₁₀纳米片旋涂分散于SiO₂/Si衬底上，紫外光刻铬‑金电极与纳米片上表面接触，形成背栅极紫外光电晶体管结构。二维铌酸锶纳米片具有高禁带宽度，可实现无滤波片窄带紫外光探测；微米电极距离接近，紫外光照射下具有很高的探测率和光电增益，响应速度较快；形成背栅极光电晶体管，可通过调节栅压对纳米片载流子浓度进行调控，不同栅压下具有双极特性；该二维铌酸锶晶体管器件边长仅约200μm，有助于实现器件小型化应用。

技术领域

本发明属于半导体光电器件技术领域，具体涉及一种二维铌酸锶纳米片紫外光电晶体管探测器。

背景技术

近年来，高性能紫外探测器得到较大发展，广泛应用于光谱分析、环境监测、光电器件等领域。由于宽禁带半导体具有结构简单、无需复杂的滤波装置等优点，得到广泛关注。目前许多UVA紫外探测材料存在响应速度较慢、暗电流较大等缺点，而光电子器件逐渐向小型化、节能化、柔性可穿戴等方向发展。二维钙钛矿材料，具有吸光度高、带隙可调、可见光透明度高、力学性能好等优点，已成为下一代光电探测器的重要备选。层状氧化物钙钛矿不仅具有钙钛矿材料的优异性质，同时能够克服有机-无机杂化钙钛矿环境不稳定的缺点。液相剥离法能够将层状块体材料剥离成二维纳米片，非常适合于二维材料的大批量制备，对今后中试乃至工业化生产具有一定意义。同时，微纳加工技术的发展，为高性能二维光电晶体管器件的制备打下了坚实的基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种探测率高、探测波段窄、增益大、可栅压调控的二维铌酸锶纳米片紫外光电晶体管探测器。

本发明提供的二维铌酸锶纳米片紫外光电晶体管探测器，其结构如图1所示，包括：

SiO₂/Si衬底；

旋涂分散于SiO₂/Si衬底上的铌酸锶（Sr₂Nb₃O₁₀）纳米片；

与纳米片上表面接触的铬-金电极。

其中，探测器源极、漏极为铬-金电极，栅极为重掺杂p型硅。

本发明中，以铌酸锶纳米片实现紫外光探测，以紫外光刻技术制备的铬-金接触电极进行载流子收集，不加栅压时，形成光电导型紫外光探测器。

本发明中，通过高温固相反应-离子交换-液相剥离制备的铌酸锶Sr₂Nb₃O₁₀纳米片，旋涂分散于SiO₂/Si衬底上。

进一步地，制备的铌酸锶Sr₂Nb₃O₁₀纳米片直径可达0.5~5μm，依剥离层数不同，纳米片厚度在1.5~15nm之间。

进一步地，所述铬-金接触电极厚度为30 nm~60 nm。

进一步地，晶体管使用的衬底为带有250-400nm氧化层的重掺杂p型硅。

上述铌酸锶纳米片紫外光电晶体管探测器的制备方法，具体步骤为：