将在步骤a中制备的升华源及经步骤b处理后的衬底I分别加热到650°C和400°C，在衬底I上生长CdZnTe膜2制备180min，得到厚度为270mm的CdZnTe厚膜2，然后将CdZnTe膜2及衬底冷却至室温，在关机械栗后，从近空间升华反应室内取出结合CdZnTe膜2的衬底；
d.溴甲醇腐蚀过程:配制浓度为0.1 %的溴甲醇溶液，将在步骤c中制备的结合CdZnTe膜2的衬底I浸入溴甲醇溶液腐蚀30s，腐蚀后的结合CdZnTe膜2的衬底I用甲醇保存，并用氮气吹干；
e.石墨烯过渡层的制备过程:采用多次分转速旋涂法在经过步骤d处理过的CdZnTe膜2表面上制备石墨烯过渡层3，每次旋涂所用的石墨烯溶液均为55 μ L，具体为:首先在3000r/min转速下旋涂20s，然后在100°C的烘箱中烘干5min ;接着在1000r/min转速下旋涂18s，然后在100°C的烘箱中烘干5min ;再在500r/min转速下旋涂9s，100°C烘箱中烘干5min，最后将完成旋涂的石墨烯过渡层3在100°C的烘箱中放置2h，制备得到厚度为0.5mm的石墨烯过渡层3，并使石墨烯过渡层3固化结合在CdZnTe膜2表面，即在衬底I之上的CdZnTe膜2上制备出欧姆接触的石墨稀过渡层3 ；
f.金电极的制备过程:采用真空蒸发法制备Au电极，开启机械栗抽反应室内和气路真空至5Pa以下，并开启扩散栗将反应室内抽真空至5' 10 3Pa,开始对Au蒸发源烘烤蒸发，待Au全部融化后，在石墨烯过渡层3表面放置孔洞直径为1.5 mm的圆形电极掩膜板，控制蒸发压强为5'10 3Pa，蒸发电流为220A，停留10s，待Au全部融化后，在掩膜板的作用下在石墨烯过渡层3表面上制备出厚度为200nm且直径为1.5mm的金的金属电极层4，使CdZnTe厚膜和金电极之间形成欧姆接触界面复合结构，从而制成含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器。
[0013]本实施例对采用近空间升华方法(CSS)制备的CdZnTe膜2进行处理后，再通过对沉积的CdZnTe膜2进行溴甲醇腐蚀后，采用旋涂工艺在CdZnTe膜2和Au电极之间制备石墨稀过渡层3，从而获得CdZnTe光电探测器，本实施例在CdZnTe膜2与Au电极之间制备石墨烯过渡层3以改善CdZnTe与电极之间的接触性能，使制备的CdZnTe光电探测器有效地避免CdZnTe表面受环境的影响，去除CdZnTe膜2表面的杂质和缺陷，提高CdZnTe膜2的结晶质量，明显改善CdZnTe膜2与Au电极之间的界面接触，获得更好的欧姆接触，从而降低器件的暗电流，提高器件的灵敏度和光电响应，扩大了 CdZnTe厚膜在紫外光、X射线和γ射线等光电探测器中的应用范围。
[0014]上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器及其制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种含有石墨稀过渡层的CMZnTe光电探测器，依次由导电衬底(I )、CdZnTe膜(2)和金属电极层(4)层叠形成层状复合光电器件结构，其特征在于:所述导电衬底(I)采用掺杂氟的31102导电玻璃，在CdZnTe膜(2 )中的锌摩尔百分比含量为2~20%，所述金属电极层(4)采用Au电极，在所述CdZnTe膜(2)和所述金属电极层(4)之间设置一层厚度为0.2-0.5mm的石墨稀过渡层(3)，使CdZnTe膜(2)和金属电极层(4)之间形成欧姆接触界面复合结构。2.根据权利要求1所述含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器，其特征在于:所述CdZnTe 膜(2)的厚度为 200_300mm。3.根据权利要求1或2所述含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器，其特征在于:所述金属电极层(4)的厚度为100_200nm，直径为1.5_5mm04.一种含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: a.CdZnTe单晶升华源的准备:将纯度皆为99.99%的Cd、Zn、Te同时放入石英管中，在高真空下，采用移动加热法生长出成分分布均匀的CdZnTe单晶体，其中锌的摩尔百分比含量为2~20%，将生长好的晶体切片作为升华源备用； b.衬底预处理:采用掺杂氟的SnO2导电玻璃作为衬底，将衬底用曲拉通、丙酮和乙醇分别超声清洗5?20分钟，洗去衬底表面的杂质与有机物，然后将其烘干后放入近空间升华反应室内； c.CdZnTe厚膜生长过程:开机械栗将近空间升华反应室内抽真空，将近空间升华反应室内气压抽至5Pa以下后关闭机械栗，再将在所述步骤a中制备的升华源及经所述步骤b处理后的衬底分别加热到500~650°C和350~400°C，在衬底上生长CdZnTe厚膜制备30~180min，然后将CdZnTe厚膜及衬底冷却至室温，在关机械栗后，从近空间升华反应室内取出结合CdZnTe厚膜的衬底； d.溴甲醇腐蚀过程:配制浓度为0.1-0.5%的溴甲醇溶液，将在所述步骤c中制备的结合CdZnTe厚膜的衬底浸入溴甲醇溶液腐蚀10~60s，腐蚀后的结合CdZnTe厚膜的衬底用甲醇保存，并用氮气吹干； e.石墨烯过渡层的制备过程:采用多次分转速旋涂法在经过所述步骤d处理过的CdZnTe厚膜表面上制备石墨烯过渡层，每次旋涂所用的石墨烯溶液均为50-100 μ L，具体为:首先在2000-3000r/min转速下旋涂20_30s，然后在100°C的烘箱中烘干5min ;接着在2000-1000r/min转速下旋涂10_20s，然后在100°C的烘箱中烘干5min ;再在500_1000r/min转速下旋涂5-10s，100°C烘箱中烘干5min，最后将完成旋涂的石墨稀过渡层在100°C的烘箱中放置2-3h，制备得到厚度为0.2-0.5mm的石墨烯过渡层，并使石墨烯过渡层固化结合在CdZnTe厚膜表面，即在衬底之上的CdZnTe厚膜上制备出欧姆接触的石墨烯过渡层； f.金电极的制备过程:采用真空蒸发法制备Au电极，开启机械栗抽反应室内和气路真空至5Pa以下，并开启扩散栗将反应室内抽真空至5' 10 3Pa,开始对Au蒸发源烘烤蒸发，待Au全部融化后，在掩膜板的作用下在所述步骤e中制备的石墨烯过渡层表面上制备出金电极，使CdZnTe厚膜和金电极之间形成欧姆接触界面复合结构，从而制成含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器。5.根据权利要求4所述含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器的制备方法，其特征在于:在所述步骤C中，控制制备所述CdZnTe厚膜的厚度为200_300mm。6.根据权利要求4或5所述含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器的制备方法，其特征在于:在所述步骤f中，控制制备所述金电极的厚度为100-200nm，直径为1.5_5mm。7.根据权利要求4或5所述含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器的制备方法，其特征在于:在所述步骤f中，在采用真空蒸发法制备Au电极时，在所述步骤e中制备的石墨稀过渡层表面放置孔洞直径为1.5 _的圆形电极掩膜板，控制蒸发压强为5'13Pa,蒸发电流为180-220A，停留10-15s，使Au全部融化。
【专利摘要】本发明公开了一种含有石墨烯过渡层的CdZnTe光电探测器及其制备方法，基于近空间升华方法，通过对沉积的CdZnTe膜进行溴甲醇腐蚀后，采用旋涂工艺在CdZnTe和Au电极之间制备石墨烯过渡层，从而获得CdZnTe光电探测器。本发明CdZnTe光电探测器中增加石墨烯过渡层是一种新型光电探测器结构，有效地避免CdZnTe表面受环境影响，去除CdZnTe表面的杂质和缺陷，提高CdZnTe结晶质量，明显改善CdZnTe与Au电极之间的界面接触，获得更好的欧姆接触，从而降低器件的暗电流，提高器件灵敏度和光电响应。本发明方法具有工艺简单，成本更低，可重复性高，扩大了CdZnTe在光电探测器中的应用范围。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/0224, H01L31/028, H01L31/109
【公开号】CN105161565
【申请号】CN201510365436
【发明人】王林军, 张月璐, 陈梦斐, 于鸿泽, 孟华, 陶骏, 黄健, 徐闰, 张继军
【申请人】上海大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年6月29日