[发明专利]一种宽波段自供电锑薄膜光电探测器

说明书

本发明公开了一种宽波段自供电锑薄膜光电探测器，由锑薄膜和银电极复合而成，所述锑薄膜是通过Sb粉气相沉积于衬底制得。本发明由通过Sb粉气相沉积于衬底制得的锑薄膜和银电极复合而成，锑薄膜质量高，连续性好，且制作工艺简单，省略了锑薄膜与基底材料的再复合工序，得到的光电探测器具备自供能特性和宽波段工作特性，且当所用衬底为柔性衬底时，得到的柔性光电探测器还具备优异的机械柔韧性。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，涉及一种宽波段自供电锑薄膜光电探测器。

背景技术

光电探测器是一种能把光信号转换成电信号的装置。随着技术文明的发展，新型光电探测器在光电显示、成像、环境监测、光通信、军事、安全等诸多领域发挥着重要作用。而伴随着由石墨烯为代表的二维材料的出现，应用二维材料所制成的一系列性能优越的光电探测器将成为新型光电器件不可或缺的一部分。而研究人员对于这一类光电探测器的研究主要极中于以下几个方面：一方面，研究人员倾向于开发自驱动自供电的光电探测器，该探测器可在零偏置电压下工作，不消耗外部电力。与传统的需要消耗能源和电力的设备相比，它们具有极高的成本效益，可以直接应用于光电子系统。另一方面，建立在轻质和可弯曲的基底上的柔性器件，由于其在大面积可折叠显示器、曲面数字电话等柔性电子系统中的巨大应用潜力，近年来受到越来越多的关注。此外，具备宽波段响应的光电探测器也具有很大的实际意义。然而，尽管应用二维材料制成的光电探测器的优势是巨大的，但同时所面临的挑战也是巨大的。首先，通过转移等方法制备出的探测器件由于材料与衬底之间的接触的限制，使得所制备的光电探测器在稳定性以及性能上都受到了很大的制约。此外，由于衬底与生长材料之间的晶格匹配问题，使得在柔性衬底上制备出大面积高质量的薄膜材料面临很大的困难。最后，多功能光电探测器的制备往往伴随着繁琐而复杂的工艺，这无疑也为其大规模应用带来了巨大的阻碍。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是在于提供了一种宽波段自供电锑薄膜光电探测器，由通过Sb粉气相沉积于衬底制得的锑薄膜和银电极复合而成，具备自供能特性和宽波段工作特性，且当所用衬底为柔性衬底时，得到的柔性光电探测器还具备优异的机械柔韧性。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种宽波段自供电光电探测器，由锑薄膜和银电极复合而成，所述锑薄膜是通过Sb粉气相沉积于衬底制得。

优选的方案，所述锑薄膜的具体制备过程为：将Sb粉置于加热区，将石英管内气压抽至10pa，并使用氩氢混合气体洗气15min～20min，保持气体流速为 80～100sccm，让所述加热区温度以20～25℃/min由室温上升至440℃，将SiO₂/Si 衬底PI衬底放置于距离加热区中心14～15cm处，使得气化后的Sb粉沉积于衬底上得到所述锑薄膜。

优选的方案，所述锑薄膜的厚度为10～20nm。

优选的方案，所述Sb粉的纯度不低于99.99％。

优选的方案，所述衬底为SiO₂/Si刚性衬底或PI柔性衬底。

更优选的方案，所述SiO₂/Si刚性衬底先采用食人鱼溶液进行浸泡并且超声 5h，之后使用超纯水清洁，高温干燥后使用；所述PI柔性衬底先使用无水乙醇浸泡并超声2h，之后经超纯水清洗后干燥使用。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、本发明通过气相沉积制得的锑薄膜，由扫描电子显微镜SEM图和光学显微镜OM图可知，其具有良好的连续性、极大的表面积、良好的晶体构结，且分布致密均匀，具有微米级别的横向尺寸；由X射线衍射(XRD)图谱和拉曼光谱可知，其具有单晶结构的存在，具有高纯度以及高连续性特性；同时制备成的薄膜可以直接沉积在衬底上，省略了薄膜与基底材料的再复合工序，以方便下一步的器件合成，简化了制作工艺，具有很好的应用前景。