[发明专利]一种3D树枝状结构的光电探测器及其制作方法

摘要

本发明涉及一种三维(3D)树枝状结构的光电探测器及其制作方法，属于光电探测器领域。光电探测器自下而上依次有Si基底、绝缘SiO₂层、3C‑SiC/ZnO三维树枝状结构异质结材料和金属电极。首先，利用热碳还原的方法制备3C‑SiC纳米线主干；然后，采用沉积的方法在3C‑SiC纳米线表面沉积一层ZnO种子层；再利用水热的方法在ZnO种子层上生长ZnO纳米线枝杈，形成3C‑SiC/ZnO三维树枝状结构异质结材料；最后，将单根3C‑SiC/ZnO三维树枝状结构异质结材料转移至SiO₂/Si衬底，利用光刻和剥离技术在异质结材料两端镀上金属电极，既得所述光电探测器。本发明光电探测器具有更大的吸光面积和吸光范围，以及更有效的光生载流子分离率、更高的光电流增益和更快的光响应速度。

主权项

1.一种3D树枝状结构的光电探测器，其特征在于：该光电探测器包括Si衬底，在Si衬底表面沉积有绝缘的SiO₂层，在SiO₂层的表面设置有3C‑SiC/ZnO三维树枝状结构异质结材料，在3C‑SiC/ZnO树枝状异质结材料两端沉积有金属电极，且形成欧姆接触；所述的3D树枝状结构的光电探测器的制作方法，包括如下步骤：1)取相同摩尔数的二氧化硅和碳的粉末在石英舟中混合均匀，将混合后的粉末放入高温管式炉中加热并保温，在加热过程中持续通入保护性气体，得到3C‑SiC纳米线；2)利用沉积的方法在已合成的3C‑SiC纳米线表面均匀的溅射一层ZnO种子层；3)将20～30mM的六水合硝酸锌和20～30mM的六亚甲基四胺晶体放入80～120ml的水中充分搅拌，将搅拌后的溶液转移至水热反应釜中；将溶液加热并保温，得到3C‑SiC/ZnO三维树枝状结构异质结材料；4)将得到的3C‑SiC/ZnO三维树枝状结构异质结材料放入管式炉中，在300～400℃的温度下退火0.5～2小时；5)利用超声振荡、旋涂的方法，将3C‑SiC/ZnO树枝状结异质结材料转移至表面长有SiO₂层的Si基片上；采用光刻工艺和剥离技术在树枝状异质材料的两端沉积一层金属电极，形成最终的3C‑SiC/ZnO树枝状紫外/可见光电探测器。