[发明专利]一种全光谱光电双通道器件及其制备方法和应用

说明书

本发明属于半导体技术领域。一种全光谱光电双通道器件的制备方法，包括以下步骤：在衬底表面生长AlN薄膜；在AlN薄膜表面蒸镀获得图形化顶电极或阴阳电极；在AlN薄膜和顶电极表面转移一层石墨烯/PMMA复合电极，或在AlN薄膜和阴阳电极表面各转移一层石墨烯/PMMA复合电极，阴阳电极表面的石墨烯/PMMA复合电极间隔设置；将顶电极或阴阳电极表面的PMMA蚀刻去除，即得光电双通道器件。本发明制备方法简单高效，制备而成的双通道器件可同时实现发光特性和光探测特性，器件性能好，光发射范围广，可覆盖紫外到红外波段。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种全光谱光电双通道器件及其制备方法和应用。

背景技术

光电二极管LED和光电探测器是两种应用范围广、用量大的电子器件。光电二极管作为一种能将光电结合的器件，其具有体积小、发光效率理想、寿命长、开关时间短、导通电压低、环境污染小等特点。光电探测器是一种将光电信号转换为电信号的器件，其基本原理是利用光的辐射引起被照射材料电导率发生改变，从而引起信号变化。光电探测器具有体积小、灵敏度高、稳定性好、响应速度快等特点。目前此类电子器件大多为只具有发光特性或光探测特性的单一功能器件，器件制作难度大，生产成本高。因此，需要一种可同时实现发光特性和光探测特性的电子器件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种全光谱光电双通道器件，该双通道器件可同时实现发光特性和光探测特性，器件性能好，光发射范围广，可覆盖紫外到红外波段。

本发明的技术方案如下：

一种全光谱光电双通道器件的制备方法，包括以下步骤：

S1.在衬底表面生长AlN薄膜；

S2.在AlN薄膜表面图形化后蒸镀顶电极或阴阳电极；

S3.在AlN薄膜和顶电极表面转移一层石墨烯/PMMA复合电极，或在AlN薄膜和阴阳电极表面各转移一层石墨烯/PMMA复合电极，阴阳电极表面的石墨烯/PMMA复合电极间隔设置；

S4.将顶电极或阴阳电极表面的PMMA蚀刻去除，即得光电双通道器件。

进一步的，步骤S1中，采用磁控溅射或MOCVD的方式在衬底上成长AlN薄膜，所述AlN薄膜按照铅锌矿结构结晶成膜。采用磁控溅射或MOCVD的方式沉积AlN薄膜，薄膜致密性好，平整度高，对电极和石墨烯/PMMA复合电极的影响小，提高石墨烯的迁移率，从而提高器件整体的电学性能。

进一步的，步骤S2中，所述顶电极为Ni/Au薄膜，所述阳极电极为Ni/Au薄膜，所述阴极电极为Al/Ni/Au薄膜。通过对电极数量、材料的设置，可将器件制备成垂直结构或平面结构，器件应用范围广。

进一步的，步骤S3中，所述石墨烯/PMMA复合电极的制备方法为：在铜箔上制备单层石墨烯薄膜，在石墨烯薄膜表面旋涂PMMA后液相腐蚀铜箔。石墨烯具有较高的载流子迁移率和良好的机械性能、耐热性能和光学性能。石墨烯/PMMA复合透明电极可起到电流扩散和透光的作用 ,透射率高，可在紫外-红外这一范围较宽的波段内保持高透射率，使器件具有较广的光发射范围，大大提高了器件的光电性能。

一种由所述制备方法制备而成的全光谱光电双通道器件，包括由下至上依次设置的衬底、AlN薄膜、顶电极和石墨烯/PMMA复合电极，石墨烯/PMMA复合电极中石墨烯薄膜位于所述顶电极表面和所述AlN薄膜未被所述顶电极覆盖的表面。

进一步的，所述衬底材料为高导电性材料。