[发明专利]一种基于SnSe/SnO2

权利要求书

1.一种基于SnSe/SnO₂多层球壳/Si异质结的自驱动光电探测器，特征在于：包括导电银胶点电极、金属Pd前电极、SnSe纳米薄膜层、SnO₂多层球壳结构薄膜层、Si单晶基底和金属In背电极。

2.根据权利要求1所述的自驱动光电探测器，SnO₂多层球壳结构薄膜层置于Si基底表面，SnSe纳米薄膜层置于SnO₂多层球壳薄膜层表面，金属Pd前电极在SnSe纳米薄膜层表面，导电银胶点电极滴涂于Pd前电极表面，金属In电极压制于Si基底表面。

3.根据权利要求1-2任一所述的自驱动光电探测器，其特征在于：所述Si基底为n型Si单晶基底，尺寸为10毫米×10毫米，电阻率为0.1～1欧姆·厘米。

4.根据权利要求1-3任一所述的自驱动光电探测器，其特征在于：SnSe薄膜层的厚度为50～100纳米，SnO₂多层球壳结构薄膜层的厚度为1～2微米，Si层的厚度为0.5～2毫米。

5.一种基于SnSe/SnO₂多层球壳/Si异质结的自驱动光电探测器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)切出所需大小Si片，分别用离子水、丙酮、无水乙醇依次清洗，去除表面污染物；

(2)对清洗完成后的Si基底进行干燥；

(3)将10.27克蔗糖溶解于60毫升去离子水中，磁力搅拌5～10分钟至蔗糖溶解，把蔗糖溶液倒入100毫升聚四氟乙烯反应釜内衬中进行水热反应，在180～200摄氏度下反应4～6小时，自然冷却至室温；

(4)将步骤(3)得到的黑色产物用去离子水和无水乙醇交替进行真空抽滤6～8次，将固体产物置于60～70摄氏度的恒温干燥箱中干燥3～4小时，再次用无水乙醇进行抽滤，再干燥12～24小时；

(5)取步骤(4)干燥后的碳球，研磨备用，将0.12克氢氧化钠溶于60毫升去离子水，磁力搅拌5～10分钟得到氢氧化钠溶液，用电子天平称取2～3克碳球溶于氢氧化钠溶液，静置碱化5～6小时，用去离子水对碱化碳球抽滤3至4次，置于60～70摄氏度的恒温干燥箱中12～24小时；

(6)称取25克～30克五水四氯化锡晶体溶于20毫升去离子水和20毫升无水乙醇的混合溶液，磁力搅拌至晶体完全溶解，称取步骤(5)得到的样品1克，置于四氯化锡溶液中超声分散20分钟，随后放置于磁力搅拌器搅拌5小时，样品用去离子水真空抽滤3至4次，置于60～70摄氏度的恒温干燥箱中12～24小时；

(7)取步骤(6)的黑色产物研磨均匀，分散至石英舟置于马弗炉中煅烧，在空气气氛中以每分钟1摄氏度的升温速率升温至500摄氏度，保温2小时，自然冷却至室温；

(8)取3～4克乙基纤维素缓慢加入20毫升无水乙醇中，磁力搅拌30～40小时；

(9)取0.1～0.2克步骤(8)溶胀后的乙基纤维素、0.3克松油醇、步骤(7)得到的SnO₂白色粉末，1毫升乙酸，1毫升乙醇置于大小合适的研钵中研磨1小时，用250目～350目的丝网印刷板将浆料刮涂在Si片上，刮涂2至3次，每次刮涂之间将样品置于60～70摄氏度干燥箱中干燥10分钟；

(10)取步骤(9)的样品置于马弗炉煅烧，以每分钟2摄氏度的升温速率升至450摄氏度，450摄氏度下保温2小时，冷却至室温；

(11)将步骤(10)得到的样品放入磁控溅射仪的溅射室，在氩气环境下，采用直流磁控溅射技术，通过电离出的氩离子轰击SnSe靶材，在SnO₂多壳球层结构薄膜层表面溅射SnSe薄膜，所用SnSe靶材纯度为99.9％，背景真空为5×10^-4帕斯卡，氩气气氛维持1.0帕斯卡，溅射功率为10瓦，靶基距为50毫米，薄膜的沉积温度为450摄氏度，所有样品溅射完成后在450摄氏度下退火30分钟，随后冷却至室温；

(12)将步骤(11)得到的样品取出，并在SnSe薄膜层表面覆盖正方形掩膜片，将样品放入磁控溅射仪的溅射室；选取直流磁控溅射技术，利用电离出的氩离子轰击金属Pd靶材，在SnSe薄膜层表面沉积金属Pd前电极；所用靶材为金属Pd靶，靶材纯度为99.9％；氩气气压维持5.0帕斯卡，靶基距为50毫米，Pd电极的沉积温度为室温，金属Pd前电极厚度为5～15纳米；

(13)在pd前电极滴涂导电银胶，在Si基底面涂覆In电极，并引出金属Cu导线，完成器件的制备。