[发明专利]一种基于SnSe/SnO2

说明书

本发明属于光探测技术领域，具体涉及一种自驱动光电探测器，该自驱动光电探测器，由上至下依次包括导电银胶点电极、金属钯前电极、硒化锡纳米薄膜层、二氧化锡多层球壳结构薄膜层、硅单晶基底和金属铟背电极。二氧化锡多层球壳结构薄膜层通过水热法、煅烧法、丝网印刷技术等方法制备，硒化锡薄膜层由直流磁控溅射技术制备，器件表现出良好的自驱动光探测性能，稳定性好，从紫外到近红外区域都具有响应特性。

技术领域

本发明属于光探测技术领域，具体涉及一种自驱动光电探测器及其制备方法。

技术背景

光信号到电信号的转换是现在日常生活中许多技术的核心，光电探测器就是通过光电效应实现这一光电转换的电子器件。它的一些应用已经趋于成熟，例如视频成像、光学信息、生物成像、夜视仪等。随着应用的需求和发展，对于光电探测中更快的响应、更宽的波长响应范围，以及灵活性，高效性等要求也越来越高。[Inorg.Chem.Front.,2019,6,1968]金属氧化物具有优异的耐热性、抗毒性和稳定性等，并且无毒、廉价、容易制备，二氧化锡(SnO₂)作为一种优秀的透明导电半导体氧化物，具有超宽的禁带宽度，SnO₂材料制成的纳米结构对紫外光具有较好的吸收，在可见和红外区域也具有良好的透光性，因此在光电领域具有较高的应用价值。但由于其载流子的分离、复合率高，导致其光谱响应较差，这极大的限制了SnO₂在光学领域的应用。因此拓宽其光谱响应范围、降低其载流子的复合速率，与此同时保持SnO₂在光电探测中的稳定性，是当前研究的重难点。[Advanced ElectronicMaterials,2019：1901048.]通过水热法、煅烧法等手段制备出SnO₂多层球壳结构，这一多层球壳结构存在丰富的空腔，可以对光线进行多次折射和反射，可以提高探测器的光线吸收能力。

硒化锡(SnSe)作为一种窄带隙的二维半导体材料，对太阳光谱具有较宽范围的吸收，从紫外到近红外区域都具有良好的光响应特性，在宽光带光电探测器领域具有广阔的应用前景。[Ceramics International,45,2019,13275-13282]将SnSe与SnO₂相结合，有望提高SnO₂基光电探测器在近红外区域的光响应特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自驱动光响应功能，且周期性好的SnSe/SnO₂多层球壳/Si异质结的自驱动光电探测器及其制备方法，可以提高目前SnO₂基自驱动光电探测器在近红外区域的光电探测性能。

本发明为实现上述目的所要解决的技术问题是，通过水热法、煅烧法、丝网印刷法、磁控溅射法等方法，提高光电探测器的性能，即通过水热法、煅烧法、丝网印刷技术等在硅基底表面制备SnO₂多层球壳结构薄膜层，再通过磁控溅射法在SnO₂表面溅射SnSe薄膜层，以获得具有优异性能的自驱动光电探测器。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种基于SnSe/SnO₂多层球壳/Si异质结的自驱动光电探测器，其特征在于，所制备探测器为层状结构，由上至下依次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。

本发明所阐述的一种基于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；