[发明专利]多波段紫外光电探测器及其制备方法

说明书

本申请属于光电技术领域，尤其涉及一种多波段紫外光电探测器及其制备方法。其中，多波段紫外光电探测器包括依次叠层贴合设置的基底、紫外光探测层和二维功能层，以及与紫外光探测层和二维功能层同时形成欧姆接触的第一电极和第二电极；二维功能层中负载有量子点。本申请提供的多波段紫外光电探测器，充分利用紫外光探测层在日盲波段的光电探测能力，二维材料的可见光到近红外光的光电探测能力，量子点强大的光吸收能力和较强的载流子吸收能力，通过各功能层的结合，器件同时具有宽光谱、高响应度、快速响应等特性。可广泛应用于集成光电子器件设计、制造与工艺技术等微电子技术领域，以及半导体发光技术、平板显示器件等新型电子元器件领域。

技术领域

本申请属于光电技术领域，尤其涉及一种多波段紫外光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器作为一类重要的光电子器件，能够将光信号转变为电信号，在国民生产生活和国防军事的各个领域如：光通讯、工业控制、环境监控、红外成像、空间遥感、夜视等都有着广泛的应用。目前，商用的光电探测器是以块体硅材料和III-V族半导体合金材料来设计的，尽管它们展现了优异的性能并且具备完善的制造技术，但仍然面临着许多挑战。例如：(1)硅基光电探测器因为硅1.1eV的带隙限制，不能在中远红外和太赫兹范围内应用。(2)InGaAs、HgCdTe材料的制备通常需要复杂的分子束外延技术，并且其对应的红外光电探测器必须工作在苛刻的低温环境下。(3)传统半导体材料的三维块体晶格很难满足一些延展性和柔性需求较高的应用。因此，迫切需要找到一种具有合适的带隙、高的光吸收率、良好的柔韧性和透明性，并且可以利用简单且低成本的工艺进行加工的新材料，以应用于光电探测。

氧化镓是理想的日盲探测材料，日盲波段为200-280nm。目前报道的基于氧化镓的日盲光电探测器所采用的结构可以分为垂直结构和平面结构。垂直结构中电极分别生长在氧化镓层的上下两侧；平面结构中电极生长在氧化镓层的同一侧。垂直结构器件的制备过程较为复杂，增加了生产制造成本。平面结构的制备简单，但电极产生的电场集中在氧化镓的表面，氧化镓内部几乎没有电场分布，这导致器件的有效吸光区域存在于氧化镓的表面，器件的光电流也主要在表面区域流动。然而半导体表面常常存在大量由悬挂键、吸附物等带来的缺陷，导致平面结构光电探测器的性能较差。

发明内容

本申请的目的在于提供一种多波段紫外光电探测器及其制备方法，旨在一定程度上解决现有探测器如果想实现光谱可调，要另外加过滤不同波长光子的过滤片或者换不同禁带宽度的半导体材料，使得结构复杂，实现方式困难的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种多波段紫外光电探测器，该多波段紫外光电探测器包括依次叠层贴合设置的基底、紫外光探测层和二维功能层，以及与所述紫外光探测层和所述二维功能层同时形成欧姆接触的第一电极和第二电极；所述二维功能层中负载有量子点。

本申请第一方面提供的多波段紫外光电探测器，包括依次叠层贴合设置的基底、紫外光探测层和二维功能层，以及与所述紫外光探测层和所述二维功能层同时形成欧姆接触的第一电极和第二电极。一方面，通过紫外光探测层和二维功能层与电极同时形成欧姆接触，充分利用紫外光探测层在紫外波段(在日盲波段200～280nm)的吸收能力，同时充分利用二维材料在可见光到近红外波段的光电探测能力，充分发挥两个功能层材料的优势，实现从紫外光近红外的宽光谱光电探测。并且紫外光探测层和二维功能层形成异质结，不但有利于提高光电探测器件的响应度；而且无需滤光片，通过改变器件表面的二维材料，或者通过电压对紫外光探测层和二维功能层同时调制，即可实现对光电探测器件的探测波段灵活调控，获得宽光谱高性能的光电探测性能，有助于提高多波段紫外光电探测器对微弱光信号的探测能力和适用性。另外，所述二维功能层中负载有量子点，量子点有强大的光吸收能力和较强的载流子吸收能力，将量子点和二维材料结合起来，量子点可充分吸收外部的光子辐射，并产生光生载流子，同时量子点具有强大且出色的电荷传输特性，能够有效提升紫外光电探测器的整体光电转换能力，使多波段紫外光电探测器拥有更低的暗电流和更高的工作温度和阈值灵敏度。