高光响应近红外光电探测器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于半导体光电子器件技术领域，具体涉及一种高光响应近红外光电探测 器。
【背景技术】
[0002] 砸化键（SbsSes)属于V -VI族带状化合物半导体，具有良好的光电响应和热电效 应，是一种很有潜力的薄膜光伏吸收层材料，它有着合适的禁带宽度1~1. 2eV、大的吸光 系数(短波吸光系数〉1〇5 cnfi)，原材料无毒且储量丰富，但是其应用却一直未被重视。到目 前为止，尚未见到将砸化键用于制备光电探测器的报道。
[0003] 近年来，随着光通信技术的发展，制备高响应、高量子效率、高比探测率W及高响 应频率带宽的近红外光电探测器已成为国内外科研工作者追求的目标。InGaAs/InP等 III-V族半导体材料制备的探测器量子效率高、暗电流小，但其价格昂贵、导热性能和机械 性能较差限制了其在光电集成技术中的应用。在此前报道的相关文献资料中，我们知道惨 杂能显著地改变半导体材料的载流子浓度，尤其对于透明导电薄膜，惨入杂质可使其具有 很高的载流子浓度，从而影响其禁带宽度，例如，授权公告号为CN 100541828C的专利公开 了一种用于650nm光纤通信的光电探测器，为重惨杂的P+表面层/ P型层/低惨杂N -型 外延层/重惨杂N+衬底层四层结构，制得的探测器I-V特性好、暗电流小、光响应度高，但 该方法工艺相对复杂，且需严格有效控制惨杂量，反应条件苛刻，处理成本较高，可工业化 程度低；申请公布号为CN103280484A的专利公开了公开了一种p-型石墨帰薄膜/n-型 Ge肖特基结巧红外光由探测器及巧制备方法，授权公告号力CN101576413 C的专利一种 GaAs基InAs/Ga訊超晶格1至3微米波段红外光电探测器，该红外光电探测器由自下而上 的GaAs衬底、GaAs缓冲层、A1訊成核层、Ga訊下缓冲层、AlSb/Ga訊超晶格层、Ga訊上缓 冲层、InAs/GaSb超晶格层、GaSb盖层和铁金合金电极构成。，但是该些方法实际操作起来 会遇到许多新的问题，增加探测器生产的成本。
[0004] 采用目前现有技术中的各种工艺制备的砸化键薄膜的惨杂浓度较低，仅在10"~ 10" cnT3左右，从而限制了砸化键薄膜光电探测器光响应的提高。申请公布号为CN 103343323 A的专利公开了一种铜钢嫁砸薄膜制备方法，包括对所述铜钢嫁砸预置层即铜 钢嫁进行砸化及退火处理，但该处理方法主要是为了制备铜钢嫁砸薄膜，控制铜钢嫁砸复 杂四元化合物的配比，从而提高铜钢嫁砸薄膜的太阳能电池的光电转换效率，目前还没有 发现相关文献涉及通过砸化提高砸化键薄膜光响应然后用其制备砸化键薄膜近红外光电 探测器。因此，寻求一种原材料丰富，价格低廉，工艺简单、经济、可操作性强，且有高灵敏度 的光探测器件，是当前该领域亟待研究解决的重要问题。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种高光响应近红外光电 探测器，它具有原材料丰富，价格低廉，工艺简单、经济、可操作性强，且具有高灵敏度。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下；一种高光响应近红外光电探测器， 其特征在于；具体结构为透明惰性基底/砸化键薄膜/电极，其中砸化键薄膜为经过后砸化 处理的砸化键薄膜； 所述后砸化处理为；将砸化键薄膜在砸氛围中进行退火处理，其中：所述砸氛围的砸 蒸气分压为1~lOOOOPa，退火温度为150~40(TC，处理时间为5~30min ; 或在砸化键薄膜表面沉积一层砸，然后再进行退火处理，其中：沉积的砸的厚度为1~ 500nm,退火温度为150~400°C,退火时间为10~60min。
[0007] 上述砸氛围可通过热蒸发法或其他加热方法产生，透明惰性基底为白玻璃或陶瓷 片等，所述电极为Au电极。
[0008] 由于砸化键原材料无毒且储量丰富，价格低廉，经过本发明的后砸化处理的砸化 键薄膜，能降低砸化键薄膜砸空位Vs。，增加砸在键位惨杂Sesb，从而提高砸化键薄膜的惨杂 浓度并改善背电极接触达到器件性能的提升，提高砸化键薄膜光电探测器的光响应，使其 具有高灵敏度，从而得到了原材料丰富，价格低廉，工艺简单、经济、可操作性强，且具有高 灵敏度的光电探测器，将其应用于太阳能电池上也可获得提高开路电压的效果。与现有技 术相比，本发明方法具有W下优点与进步；（0为光电探测器开辟了新的原料途径；（2)本 发明通过后砸化处理制备的砸化键薄膜均匀度高，因此采用本发明方法制备的砸化键薄膜 光电探测器质量高；（3)本发明方法通过后砸化处理在大幅提高探测器光响应的同时，未 改变砸化键薄膜表面形貌及内部结构，对禁带宽度的改变也较小，使其稍微变宽而有着更 合适的禁带宽度；（4)该方法工艺过程简单，工艺参数容易控制，容易实现规模化生产，且 能耗低，经济效益显著，本发明的砸化键薄膜光电探测器的少子寿命较高，在不损失响应度 的情况下光暗电流大幅度提升，比探测率也有所提升，大大提高了探测器的性能，具有较好 的应用前景。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明实施例1中经后砸化处理的砸化键薄膜及对比例1中未经后砸化处 理的砸化键薄膜的电场扫描表面图； 图2为本发明实施例1中经后砸化处理的砸化键薄膜及对比例1中未经后砸化处理的 砸化键薄膜的吸收曲线； 图3为本发明实施例1中经后砸化处理的砸化键薄膜及对比例1中未经砸化处理的砸 化键薄膜的禁带宽度拟合曲线； 图4为本发明实施例1中经后砸化处理的砸化键薄膜及对比例1中未经砸化处理的砸 化键薄膜的光响应曲线； 图5为本发明实施例1本发明实施例1经后砸化处理的砸化键薄膜及对比例1中未经 砸化处理的砸化键薄膜的X射线衍射曲线； 图6为本发明实施例1中砸化键薄膜后砸化处理得到的砸化键薄膜光电探测器的电 流-电压即效率曲线； 图7为本发明实施例2中砸化键薄膜表面沉积一层砸后退火的电场扫描表面图样； 图8为本发明实施例2中砸化键薄膜沉积一层砸后退火的吸收曲线； 图9为本发明实施例2中砸化键薄膜沉积一层砸后退火的禁带宽度拟合曲线； 图10为本发明实施例2中砸化键薄膜沉积一层砸后退火的光响应曲线； 图11为本发明实施例2中砸化键薄膜后砸化处理得到的砸化键薄膜光电探测器的电 流-电压即效率曲线。
【具体实施方式】
[0010] W下列举具体的实施例说明制备高光响应近红外光电探测器的过程，但本发明并 不限于下述实施例。下述实施例中的后砸化处理工艺条件均为实验最优，但是本发明的上 述含量都可W应用于提高近红外光电探测器光响应，W下仅W较佳的处理条件进行说明。
[0011] 实施例1 一种高光响应近红外光电探测器，具体结构为透明惰性基底/砸化键薄膜/电极，其中 砸化键薄膜采用后砸化处理得到； 其具体制备步骤如下： 步骤1:清洗基板：用去离子水，丙丽，异丙醇，去离子水依次清洗透明惰性基底白玻璃 各十六分钟，再用氮气枪吹干； 步骤2 ;使用热蒸发法在步骤1中所述透明惰性基底白玻璃表面沉积砸化键薄膜，蒸发 源温度为33(TC，基片加热温度为29(TC，蒸发时间为40min，所述沉积的砸化键薄膜厚度为 500nm ； 步骤3 ;将步骤2所述的砸化键薄膜在砸氛围中进行退火处理，所述砸氛围是通过热蒸 发法产生，其中；蒸发源温度为20(TC，基片加热温度为25(TC，蒸发时间为lOmin，所述砸氛 围的砸蒸气分压为lOOPa，退火温度为15(TC，退火处理时间为30min ; 步骤4 ;使用热蒸发法在步骤3中所述砸层表面沉积50nm金电极，其中；电极长15mm， 电极间距0. 2mm。
[001引 实施例2 一种高光响应近红外光电探测器，具体结构为透明惰性基底/砸化键薄膜/电极，其中 砸化键薄膜采用后砸化处理得到； 其具体制备步骤如下： 步骤1 :清洗基板：用去离子水，丙丽，异丙醇，去离子水依次清洗透明惰性基底陶瓷片 各十六分钟，再用氮气枪吹干； 步骤2 ;使用热蒸发法在步骤1中所述透明惰性基底陶瓷片表面沉积砸化键薄膜，蒸发 源温度为33(TC，基片加热温度为29(TC，蒸发时间为40min，所述沉积的砸化键薄膜厚度为 500nm ； 步骤3 ;在步骤2中所述的砸化键薄膜表面沉积一层砸，其中蒸发源温度为20(TC，基片 加热温度为25(TC，蒸发时间为lOmin，所述沉积的砸的厚度为500nm，然后再将沉积砸后的 砸化键薄膜进行退火处理，其中：所述退火温度为40(TC，退火时间为60min ; 步骤4 ;使用热蒸发法在步骤3中所述经退火处理后的砸层表面沉积50nm金电极，其 中：电极长15mm，电极间距0. 2mm。
[001引 对比例 对比例与实施例1的区别在于；对比例制备的砸化键薄膜未经后砸化处理，其操作为 去掉实施例1中的步骤（3)，其他步骤相同。
[0014] 对实施例1和实施例2 w及对比例得到的光电探测器分别进行性能测试，测试结 果如表1所示。
[0015] 表1实施例和对比例分别制得的光电探测器的性能比较表
【主权项】
1. 一种高光响应近红外光电探测器，其特征在于：具体结构为透明惰性基底/砸化键 薄膜/电极，其中砸化键薄膜为经过后砸化处理的砸化键薄膜； 所述后砸化处理为；将砸化键薄膜在砸氛围中进行退火处理，其中：所述砸氛围的砸 蒸气分压为1~lOOOOPa，退火温度为150~40(TC，处理时间为5~30min ; 或在砸化键薄膜表面沉积一层砸，然后再进行退火处理，其中：沉积的砸的厚度为1~ 500nm,退火温度为150~400°C,退火时间为10~60min。
【专利摘要】一种高光响应近红外光电探测器，其特征在于：具体结构为透明惰性基底/硒化锑薄膜/电极，其中硒化锑薄膜为经过后硒化处理的硒化锑薄膜；所述后硒化处理为：将硒化锑薄膜在硒氛围中进行退火处理，其中：所述硒氛围的硒蒸气分压为1～10000Pa，退火温度为150～400℃，处理时间为5～30min；或在硒化锑薄膜表面沉积一层硒，然后再进行退火处理，其中：沉积的硒的厚度为1～500nm，退火温度为150～400℃，退火时间为10～60min。本发明的高光响应近红外光电探测器的原材料丰富，价格低廉，工艺简单、经济、可操作性强，且具有高灵敏度。
【IPC分类】H01L31-0216, H01L31-0272
【公开号】CN104638036
【申请号】CN201410229544
【发明人】唐江, 冷美英, 罗苗, 夏哲
【申请人】武汉光电工业技术研究院有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年5月28日