[发明专利]高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤

S1：选取适宜的基底材料，并对选取基底材料的表面进行清洗处理，得到表面洁净的基底；所述基底具有绝缘特性、且能够耐高温处理；

S2：在高背景真空度下，将气化后的氧化剂引入真空蒸镀腔体，在步骤S1得到的洁净基底表面缓慢沉积PbS薄膜，获得颗粒适中、结构疏松、取向一致的微观结构；所述引入氧化剂后真空室中真空度维持在2～5×10^-2帕斯卡，引入氧化剂的流量控制在10～25sccm；所述PbS薄膜沉积温度控制在50～120摄氏度，PbS沉积速率控制在0.5～1.2微米/小时，PbS厚度控制在1.2～1.5微米；

S3：在200～400℃温度条件下，载气携带碘蒸汽敏化处理步骤S2得到的PbS薄膜，处理时间5～240min，得到高性能PbS光敏薄膜；所述步骤S3中载气可以选择空气、高纯氧气和惰性气体，引载气流量在1-10sccm；碘蒸汽的流量控制在0.01～1sccm；敏化处理压强条件为1.001～1.005标准大气压。

2.根据权利要求1所述的一种高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜制备方法，其特征在于，步骤S1中所述基底能够耐＞450℃的高温处理，包括高阻硅Si、蓝宝石Al₂O₃、熔融石英玻璃SiO₂、普通玻璃、硫化锌ZnS、硒化锌ZnSe、氟化钙CaF₂中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的基底表面处理采用湿化学清洗或者高温热清洗；其工艺包括如下：

1)依次置于丙酮、乙醇、去离子水中进行超声清洗；

2)用酸洗、碱洗、等离子体清洗方式中的一种或多种清洗；

3)用去离子水对清洗后的基底进行洗净，干燥后得到表面洁净的基底。

4.根据权利要求3所述的一种高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤S1中基底表面处理采用湿化学清洗处理。

5.根据权利要求1所述的一种高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤S2中引入真空腔室中的氧化剂包括卤素气体、臭氧、双氧水，引入氧化剂后前真空室的背景真空度不低于5×10^-4帕斯卡。

6.根据权利要求5所述的一种高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤S2中引入真空腔室中的氧化剂为卤素气体。

7.根据权利要求1所述的一种高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤S2真空室中PbS薄膜沉积方法采用电阻热蒸发沉积技术、电子束热蒸发沉积技术或磁控溅射沉积技术，PbS蒸发源的纯度不低于99.99％。

8.根据权利要求7所述的一种高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤S2真空室中PbS薄膜沉积方法选用电阻热蒸发沉积技术。

9.一种高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜，其特征在于，所述高性能晶圆级硫化铅近红外光敏薄膜是由权利要求1-8任一所述的制备方法制备得到的，所述硫化铅近红外光敏薄膜的光电探测率高，600K黑体室温峰值探测率8×10¹⁰Jones；其表面光滑，晶圆级光敏面内相应不均匀性5％。