基于鹵素鈣鈦礦?硼摻雜硅的異質(zhì)結(jié)材料及光電位敏傳感器的制備方法，本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域，它為了解決現(xiàn)有光電位敏傳感器的響應(yīng)速度較慢，位置靈敏度不高的問題。本發(fā)明基于鹵素鈣鈦礦?硼摻雜硅的異質(zhì)結(jié)材料具有p?n結(jié)結(jié)構(gòu)，在n型硼摻雜硅基片上采用激光脈沖沉積有厚度為150～250nm的p型鹵素鈣鈦礦溴化物層，其中所述的p型鹵素鈣鈦礦溴化物為CsSnBr₃或CsPbBr₃。將該異質(zhì)結(jié)表面鍍有金電極制備傳感器。本發(fā)明基于鹵素鈣鈦礦?硼摻雜硅的異質(zhì)結(jié)材料的傳感器位置敏感度高，光電響應(yīng)速度快，其位置靈敏度最大在405nm波長(zhǎng)、10mW功率的激光照射下，達(dá)到了880mV/mm。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域，具體涉及基于異質(zhì)結(jié)側(cè)向光伏效應(yīng)的異質(zhì)結(jié)材料及其在位敏傳感器中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中的光生電子-空穴對(duì)被內(nèi)建電場(chǎng)分離后分別移動(dòng)到異質(zhì)結(jié)的兩側(cè)，當(dāng)點(diǎn)狀光作為激發(fā)源時(shí)就會(huì)使得在光照區(qū)域的光生載流子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他位置，在光照區(qū)域與非光照區(qū)域之間出現(xiàn)了濃度梯度并形成了準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)差，導(dǎo)致了光生載流子的側(cè)向擴(kuò)散，產(chǎn)生側(cè)向光伏。側(cè)向光伏電壓的大小與光照位置間存在著高度的線性依賴關(guān)系，形成光電位敏傳感器。基于側(cè)向光伏效應(yīng)的光電位敏傳感器具有信號(hào)探測(cè)直接且靈敏度高、信號(hào)連續(xù)輸出、無(wú)工作盲區(qū)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于空間探測(cè)、生物醫(yī)藥、精密儀器等諸多方面。

目前關(guān)于光電位敏傳感器的研究重心就在于如何增強(qiáng)其探測(cè)靈敏度并且保證輸出有著良好的非線性度。基于鹵素鈣鈦礦化合物的太陽(yáng)能電池具有開路電壓高、短路電流大的優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。高的開路電壓有利于實(shí)現(xiàn)更高的側(cè)向光伏進(jìn)而提高光電位敏傳感器的探測(cè)靈敏度，但尚未作為光電位敏傳感器材料進(jìn)行研究，這主要是由于高質(zhì)量的超薄鹵素鈣鈦礦化合物與半導(dǎo)體的制備工藝比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有光電位敏傳感器的響應(yīng)速度較慢、位置靈敏度不高的問題，而提供一種基于鹵素鈣鈦礦半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料及其制備方法，并在光電位敏傳感器中應(yīng)用。

本發(fā)明基于鹵素鈣鈦礦-硼摻雜硅的異質(zhì)結(jié)材料具有p-n結(jié)結(jié)構(gòu)，在n型硼摻雜硅基片上采用激光脈沖沉積有厚度為150～250nm的p型鹵素鈣鈦礦溴化物層，其中所述的p型鹵素鈣鈦礦溴化物為CsSnBr₃或CsPbBr₃。

本發(fā)明基于鹵素鈣鈦礦-硼摻雜硅的異質(zhì)結(jié)材料的傳感器制備方法按下列步驟實(shí)現(xiàn)：

一、按照化學(xué)計(jì)量比為1：1將CsBr與溴化物粉末充分研磨，混合粉末壓片成型，然后在氬氣氣氛中以210-550℃的溫度進(jìn)行燒結(jié)處理，得到鹵素鈣鈦礦靶材；

二、對(duì)硼摻雜硅基片進(jìn)行超聲清洗，得到清洗后的硼摻雜硅基片；

三、將本底真空抽至2.5～3.5×10^-4Pa，以清洗后的硼摻雜硅基片作為沉積襯底，調(diào)節(jié)硼摻雜硅基片的溫度為200-320℃，采用準(zhǔn)分子激光器輻照鹵素鈣鈦礦靶材，控制單脈沖能量為100-250mJ，脈沖頻率為3-10Hz進(jìn)行脈沖激光沉積鹵素鈣鈦礦薄膜，沉積結(jié)束后自然冷卻，得到鹵素鈣鈦礦-硼摻雜硅異質(zhì)結(jié)材料；

四、分別在鹵素鈣鈦礦-硼摻雜硅異質(zhì)結(jié)材料中的鹵素鈣鈦礦薄膜表面和硼摻雜硅基片的背面鍍上電極，得到基于鹵素鈣鈦礦-硼摻雜硅異質(zhì)結(jié)材料的傳感器；

其中步驟一所述的溴化物為PbBr₂或SnBr₂。

本發(fā)明將基于鹵素鈣鈦礦-硼摻雜硅異質(zhì)結(jié)材料作為傳感元件應(yīng)用于位敏傳感器中。

本發(fā)明采用n型半導(dǎo)體硼摻雜硅單晶作為基片，以p型半導(dǎo)體鹵素鈣鈦礦作為薄膜材料以形成p-n結(jié)，制備得到位敏傳感器。由于鹵素鈣鈦礦化合物的太陽(yáng)能電池具有高的開路電壓和大的短路電流，這有利于實(shí)現(xiàn)更高的側(cè)向光伏進(jìn)而提高光電位敏傳感器的探測(cè)靈敏度。