[发明专利]一种光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种光电探测器，其特征在于，包括：

衬底，正面抛光；

金属纳米颗粒层，通过对金属薄膜层快速退火处理得到；先在所述衬底的正面沉积一层所述金属薄膜层，所述金属薄膜层完全覆盖所述衬底的正面；所述金属薄膜层在设定退火条件下经快速退火处理得到所述金属纳米颗粒层；所述金属纳米颗粒层包括多个间隔排布的金属纳米颗粒；通过改变所述退火条件，实现所述光电探测器对入射光波长的可调谐；

所述退火条件包括退火温度、退火时间和退火气体氛围；所述退火气体氛围为氢气、氦气和氩气中的任意一种；

氧化锌籽晶层，沉积于多个所述金属纳米颗粒上；所述氧化锌籽晶层的厚度大于或者等于金属纳米颗粒的直径，当氧化锌籽晶层覆盖于金属纳米颗粒上表面后，金属纳米颗粒不露出于氧化锌籽晶层的上表面；

氧化锌纳米线阵列，为在所述氧化锌籽晶层上于生长溶液中生长所得；将依次沉积有氧化锌籽晶层和金属纳米颗粒层的所述衬底倒置放入生长溶液中，所述氧化锌籽晶层倒置垂直生长出氧化锌纳米线阵列；

所述氧化锌纳米线阵列与所述氧化锌籽晶层直接接触的面为所述氧化锌纳米线阵列的下表面，与其相对的另一面为所述氧化锌纳米线阵列的上表面；

绝缘材料，填充于所述氧化锌纳米线阵列的间隙中；所述绝缘材料的厚度小于所述氧化锌纳米线阵列的上表面和下表面之间的距离；

第一金属电极，沉积并完全覆盖于所述氧化锌纳米线阵列的上表面；

第二金属电极，位于与所述衬底的正面相对的衬底的背面。

2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述衬底为P型硅片，所述硅片的电阻率为1~40Ω·cm，厚度为725μm，晶向为111。

3.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，采用溅射法沉积所述金属薄膜层和所述氧化锌籽晶层。

4.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，采用水热法在所述氧化锌籽晶层的表面生长出所述氧化锌纳米线阵列。

5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，采用等离子体刻蚀方法刻蚀所述绝缘材料的上表面，使所述绝缘材料的厚度小于所述氧化锌纳米线阵列的上表面与下表面之间的距离。

6.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，采用旋涂法、蒸镀法、溅射法的其中一种，将所述绝缘材料填充于所述氧化锌纳米线阵列的间隙中。

7.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述第二金属电极的面积为所述衬底背面的面积的25%-80%。

8.一种光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：

将衬底的正面抛光，在所述衬底的正面沉积一层金属薄膜层，所述金属薄膜层将所述衬底的正面完全覆盖；在设定退火条件下，对所述金属薄膜层做快速退火处理得到完全覆盖于所述衬底正面的金属纳米颗粒层；所述金属纳米颗粒层包括多个间隔排布的金属纳米颗粒；

所述设定退火条件包括退火温度、退火时间和退火气体氛围；所述退火气体氛围为氢气、氦气和氩气中的任意一种；

在多个金属纳米颗粒上沉积一层氧化锌籽晶层；所述氧化锌籽晶层的厚度大于或者等于金属纳米颗粒的直径，当氧化锌籽晶层覆盖于金属纳米颗粒上表面后，金属纳米颗粒不露出于氧化锌籽晶层的上表面；将依次沉积有金属纳米颗粒层和氧化锌籽晶层的衬底倒置放入生长溶液中，所述氧化锌籽晶层倒置垂直生长出氧化锌纳米线阵列；

将生长出氧化锌纳米线阵列的结构正放，将绝缘材料填充于氧化锌纳米线阵列的间隙中，减小绝缘材料的厚度，使氧化锌纳米线阵列的上表面高于绝缘材料的上表面；

将第一金属电极沉积并完全覆盖于氧化锌纳米线阵列的上表面；将第二金属电极沉积于衬底的背面，第二金属电极的面积小于衬底背面的面积；光电探测器制备完成；

改变退火条件，使通过金属薄膜层得到的金属纳米颗粒层的性质改变；入射光照射光电探测器时，金属纳米颗粒层性质的改变，使光电探测器对入射光波长的吸收能力改变；同时，金属纳米颗粒层性质的改变，使每个氧化锌纳米线内部由电子和空穴形成的内建电场分布改变，电子空穴对的分离速率改变，进而光电探测器的光照响应速度改变。