技術領域

本發明涉及一種光電探測器及其制備方法，特別是涉及一種CdZnTe光電探測器及其制備方法，應用于光電探測設備和復合材料制備技術領域。

背景技術

CdZnTe材料是極具潛力的Ⅱ-Ⅵ化合物半導體材料，相比傳統的硅、鍺、砷化鎵，CdZnTe有較大的禁帶寬度與原子序數，并能在室溫下工作，此外，該種材料的禁帶寬度可以隨著Zn組分的變化在1.45eV~2.26eV變化，同時該材料也具有高電阻率的特點，這使得用CdZnTe材料制成的器件能有較小的漏電流。這些優異的特點使得CdZnTe膜適于探測器的制備，在環境監測、核醫學、工業無損檢測、安全檢查、空間科學、核武器突防及其它核技術領域有著廣闊的應用前景。相比于CdZnTe晶體探測器，CdZnTe膜的制備技術更簡單，成本更低，容易成批生產。

CdZnTe膜的表面狀況、電極工藝是影響CdZnTe光電性能的重要因素。目前，對于高阻的CdZnTe材料而言，很難獲得良好的歐姆接觸或者準歐姆接觸。近年來，Au、Al、Ti、Pt/Au、Cr/Au已被作為電極材料以獲得金屬與CdZnTe之間的良好接觸。在這些電極材料中，Au和Pt表現出相對較好的歐姆接觸特性，但是，它們與CdZnTe之間的界面接觸問題仍有待解決。總所周知，石墨烯具有獨特的電學、光學和機械性能，是一種性能優異的電極材料，在LED、太陽能電池、超級電容器等器件中有廣泛的應用，但迄今為止尚未見將石墨烯作為增強電極材料與CdZnTe之間的界面導電接觸功能層的報道或文獻記載。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器及其制備方法，在CdZnTe光電探測器中增加石墨烯過渡層形成一種新型的光電探測器結構，有效地避免CdZnTe表面受環境的影響，去除CdZnTe表面的雜質和缺陷，提高CdZnTe的結晶質量，明顯改善CdZnTe與Au電極之間的界面接觸，獲得更好的歐姆接觸，從而降低器件的暗電流，提高器件的靈敏度和光電響應。本發明器件制備方法具有工藝簡單、成本更低、可重復性高等特點，給CdZnTe在光電探測設備中的實際應用提供了新的方案，擴大了CdZnTe在光電探測器中的應用范圍。

為達到上述發明創造目的，本發明采用下述技術方案：

一種含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器，依次由導電襯底、CdZnTe膜和金屬電極層層疊形成層狀復合光電器件結構，導電襯底采用摻雜氟的SnO₂導電玻璃，在CdZnTe膜中的鋅摩爾百分比含量為2~20%，金屬電極層采用Au電極，在CdZnTe膜和金屬電極層之間設置一層厚度為0.2-0.5mm的石墨烯過渡層，使CdZnTe膜和金屬電極層之間形成歐姆接觸界面復合結構。

上述CdZnTe膜的厚度優選為200-300mm。

上述金屬電極層的厚度優選為100-200nm，直徑為1.5-5mm。

本發明還提供一種含有石墨烯過渡層的CdZnTe光電探測器的制備方法，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(FTO)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，再將在步驟a中制備的升華源及經步驟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；優選控制制備CdZnTe厚膜的厚度為200-300mm；

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；