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[發明專利]含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器及其制備方法在審

專利信息
申請號: 201510365436.5 申請日: 2015-06-29
公開(公告)號: CN105161565A 公開(公告)日: 2015-12-16
發明(設計)人: 王林軍;張月璐;陳夢斐;于鴻澤;孟華;陶駿;黃健;徐閏;張繼軍 申請(專利權)人: 上海大學
主分類號: H01L31/109 分類號: H01L31/109;H01L31/0224;H01L31/028;H01L31/18
代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205 代理人: 顧勇華
地址: 200444*** 國省代碼: 上海;31
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摘要:
搜索關鍵詞: 含有 石墨 過渡 cdznte 光電 探測器 及其 制備 方法
【權利要求書】:

1.一種含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器,依次由導電襯底(1)、CdZnTe膜(2)和金屬電極層(4)層疊形成層狀復合光電器件結構,其特征在于:所述導電襯底(1)采用摻雜氟的SnO2導電玻璃,在CdZnTe膜(2)中的鋅摩爾百分比含量為2~20%,所述金屬電極層(4)采用Au電極,在所述CdZnTe膜(2)和所述金屬電極層(4)之間設置一層厚度為0.2-0.5mm的石墨烯過渡層(3),使CdZnTe膜(2)和金屬電極層(4)之間形成歐姆接觸界面復合結構。

2.根據權利要求1所述含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器,其特征在于:所述CdZnTe膜(2)的厚度為200-300mm。

3.根據權利要求1或2所述含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器,其特征在于:所述金屬電極層(4)的厚度為100-200nm,直徑為1.5-5mm。

4.一種含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:

a.CdZnTe單晶升華源的準備:將純度皆為99.99%的Cd、Zn、Te同時放入石英管中,在高真空下,采用移動加熱法生長出成分分布均勻的CdZnTe單晶體,其中鋅的摩爾百分比含量為2~20%,將生長好的晶體切片作為升華源備用;

b.襯底預處理:采用摻雜氟的SnO2導電玻璃作為襯底,將襯底用曲拉通、丙酮和乙醇分別超聲清洗5~20分鐘,洗去襯底表面的雜質與有機物,然后將其烘干后放入近空間升華反應室內;

c.CdZnTe厚膜生長過程:開機械泵將近空間升華反應室內抽真空,將近空間升華反應室內氣壓抽至5Pa以下后關閉機械泵,再將在所述步驟a中制備的升華源及經所述步驟b處理后的襯底分別加熱到500~650℃和350~400℃,在襯底上生長CdZnTe厚膜制備30~180min,然后將CdZnTe厚膜及襯底冷卻至室溫,在關機械泵后,從近空間升華反應室內取出結合CdZnTe厚膜的襯底;

d.溴甲醇腐蝕過程:配制濃度為0.1~0.5%的溴甲醇溶液,將在所述步驟c中制備的結合CdZnTe厚膜的襯底浸入溴甲醇溶液腐蝕10~60s,腐蝕后的結合CdZnTe厚膜的襯底用甲醇保存,并用氮氣吹干;

e.石墨烯過渡層的制備過程:采用多次分轉速旋涂法在經過所述步驟d處理過的CdZnTe厚膜表面上制備石墨烯過渡層,每次旋涂所用的石墨烯溶液均為50-100μL,具體為:首先在2000-3000r/min轉速下旋涂20-30s,然后在100℃的烘箱中烘干5min;接著在2000-1000r/min轉速下旋涂10-20s,然后在100℃的烘箱中烘干5min;再在500-1000r/min轉速下旋涂5-10s,100℃烘箱中烘干5min,最后將完成旋涂的石墨烯過渡層在100℃的烘箱中放置2-3h,制備得到厚度為0.2-0.5mm的石墨烯過渡層,并使石墨烯過渡層固化結合在CdZnTe厚膜表面,即在襯底之上的CdZnTe厚膜上制備出歐姆接觸的石墨烯過渡層;

f.金電極的制備過程:采用真空蒸發法制備Au電極,開啟機械泵抽反應室內和氣路真空至5Pa以下,并開啟擴散泵將反應室內抽真空至5′10-3Pa,開始對Au蒸發源烘烤蒸發,待Au全部融化后,在掩膜板的作用下在所述步驟e中制備的石墨烯過渡層表面上制備出金電極,使CdZnTe厚膜和金電極之間形成歐姆接觸界面復合結構,從而制成含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器。

5.根據權利要求4所述含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器的制備方法,其特征在于:在所述步驟c中,控制制備所述CdZnTe厚膜的厚度為200-300mm。

6.根據權利要求4或5所述含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器的制備方法,其特征在于:在所述步驟f中,控制制備所述金電極的厚度為100-200nm,直徑為1.5-5mm。

7.根據權利要求4或5所述含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器的制備方法,其特征在于:在所述步驟f中,在采用真空蒸發法制備Au電極時,在所述步驟e中制備的石墨烯過渡層表面放置孔洞直徑為1.5mm的圓形電極掩膜板,控制蒸發壓強為5′10-3Pa,蒸發電流為180-220A,停留10-15s,使Au全部融化。

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