一种基于场效应晶体管结构的可见光探测器及其制备方法

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，尤其涉及一种基于场效应晶体管结构的可见光探测器及其制备方法。

背景技术

近年来，全无机钙钛矿量子点(IPQDs)(CsPbX

ZnO是具有高透明度和可调节电导率的宽带半导体。它可以容易地以薄膜形式在硅衬底上大规模制备，将CsPbI

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于场效应晶体管结构的可见光探测器及其制备方法，使得探测器在可见光波段具有优异的响应及探测。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于场效应晶体管结构的可见光探测器，其结构包括硅片基底，在硅片基底表面的ZnO层，在ZnO层表面的电极对所形成的ZnO-电极层，覆盖在ZnO-电极层表面的CsPbI

优选的，所述硅片基底包括硅和设置在硅表面的二氧化硅层，所述硅的厚度为170-240μm，所述二氧化硅层的厚度为270-360nm；

优选的，所述ZnO层的厚度为10-50nm；所述的ZnO层由ZnO溶液旋涂形成，更优选的采用脉冲激光沉积(PLD)技术或者磁控溅射技术得到ZnO层，ZnO层设置在二氧化硅层的上表面；

优选的，所述电极对的间距为0.1-3mm；

优选的，所述CsPbI

本发明提供了上述技术方案所述可见光探测器的制备方法，包括以下步骤：

将ZnO粉末溶解于氨水中，配制ZnO-氨水溶液，将ZnO-氨水溶液旋涂于硅片基底的上表面，经退火后形成ZnO层；

在所述的ZnO层的上表面的两端蒸镀电极材料，形成ZnO-电极层；

在所述的ZnO-电极层的上表面旋涂CsPbI

优选的，ZnO-氨水浓度为6-10mg/mL，退火的温度为280-320℃，退火时间为20-40min，

ZnO层的厚度为10-50nm。

优选的，所述蒸镀为真空蒸镀；所述真空蒸镀的真空度为4.5-5.5×10

本发明提供了一种基于场效应晶体管结构的可见光探测器，其结构包括硅片基底，在硅片基底表面的ZnO层，在ZnO层表面的电极对所形成的ZnO-电极层，覆盖在ZnO-电极层表面的CsPbI

本发明将CsPbI

附图说明

图1为本发明实施例1制备的可见光探测器的器件结构图；

图2为本发明实施例1制备的CsPbI

图3为本发明实施例1制备的CsPbI

图4为本发明实施例1制备的可见光探测器在660nm光源下的转移曲线；

图5为本发明实施例1制备的可见光探测器在660nm光源下的时间-电流曲线；

具体实施方式

本发明提供了一种基于场效应晶体管结构的可见光探测器，其结构包括硅片基底，在硅片基底表面的ZnO层，在ZnO层表面的电极对所形成的ZnO-电极层，覆盖在ZnO-电极层表面的CsPbI

在本发明中，所述硅片基底包括硅和设置在所述硅表面的二氧化硅层，所述二氧化硅层与所述ZnO层相接；所述硅的厚度为170-240μm，所述二氧化硅层的厚度为270-360nm。本发明对所述硅片基底的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可，具体如市售产品硅片。本发明对所述硅片的尺寸没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的硅片尺寸即可。在本发明的实施例中，所述硅片的尺寸具体为1.2-1.5cm×1.2-1.5cm。

在本发明中，所述ZnO层采用溶液旋涂的方法获得，配制ZnO-氨水溶液，浓度为6-10mg/ml，旋涂于硅片基底的上表面，后进行退火形成ZnO层；更优选的采用脉冲激光沉积(PLD)技术或者磁控溅射技术得到ZnO层，所述的退火温度为280-320℃，退火时间为20-40min，ZnO层的厚度为10-50nm。

在本发明中，所述电极对平行设置于ZnO层表面的两端，形成ZnO-电极层；所述平行电极对的平行间距优选为0.1-3mm。在本发明的具体实施例中，所述电极对的材质优选为金属Al。

在本发明中，所述CsPbI

本发明提供了上述技术方案所述的可见光探测器的制备方法，包括以下步骤：

将ZnO粉末溶解于氨水中，配制ZnO-氨水溶液，将ZnO-氨水溶液旋涂于硅片基底的上表面，经退火后形成ZnO层，更优选的采用脉冲激光沉积(PLD)技术或者磁控溅射技术得到ZnO层；

在所述的ZnO层的上表面的两端蒸镀电极材料，形成ZnO-电极层；

在所述的ZnO-电极层的上表面旋涂CsPbI

本发明中，采用溶液旋涂的方法获得ZnO层。配制ZnO-氨水溶液，浓度为6-10mg/mL，旋涂于单晶硅基底的上表面，后进行退火形成ZnO层；更优选的采用脉冲激光沉积(PLD)技术得到ZnO层，所述的退火温度为280-320℃，退火时间为20-40min，ZnO层的厚度为10-50nm。本发明采用的ZnO粉末为市售ZnO粉末。

本发明优选在进行ZnO层旋涂前对硅片基底进行洗涤。本发明对所述洗涤的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的洗涤的技术方案即可。在本发明的实施例中，所述洗涤所采用的洗涤液优选为丙酮、异丙醇和去离子水。本发明优选依次采用丙酮和异丙醇各洗涤1-3次，然后用去离子水洗涤1-3次。

本发明中，在ZnO层的上表面的两端蒸镀电极材料，形成相对设置的平行电极对。在本发明中，所述蒸镀优选为真空蒸镀；所述真空蒸镀的时间优选为25-35min；所述真空蒸镀的真空度优选为4.5-5.5×10

在形成ZnO-电极层后，本发明在ZnO-电极层的上表面旋涂CsPbI

在本发明中，所述干燥处理优选为真空干燥，本发明对所述真空干燥的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的真空干燥的技术方案即可。本发明对所述CsPbI

本发明对所述提纯和清洗的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的技术方案即可。

下面结合实施例对本发明提供的可见光探测器进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

采用热注入法合成了CsPbI3量子点：

油酸铯的合成：将0.0815g Cs2CO3、0.25mL OA和4mL ODE置于50mL三颈烧瓶中，在100℃下真空搅拌1h。为了除去微量的水和氧，将真空和氮气气氛交换循环重复三次。在氮气下将溶液温度升高至150℃，在150℃下保持30分钟，直到溶液变得澄清，将油酸铯溶液储存在N2中并预热至80℃，然后用于量子点的合成。

将0.04195g PbO、0.08178g NH

CsPbI3量子点的纯化：将所得深红色液体加入两倍体积的乙酸甲酯，于8000r/min转速离心5min，上层液丢弃，保留底部沉淀。将沉淀物溶解在正己烷中，得到量子点溶液。

将8mg的ZnO粉末溶解于1mL氨水中，配制8mg/mL的ZnO-氨水溶液，将ZnO-氨水溶液旋涂于硅片基底的上表面，经300℃，30min退火后形成ZnO层；

将ZnO层的上表面粘贴于掩模版上，在真空度为5.0×10

将所述CsPbI

本实施例制备得到的可见光探测器的器件结构图如图1所示，其结构包括硅基片底，在硅片基底表面的ZnO层，在ZnO层表面的电极对所形成的ZnO-电极层，覆盖在ZnO-电极层表面的CsPbI

本实施例制备得到的CsPbI

本实施例制备得到的CsPbI

本实施例制备得到的可见光探测器在660nm光源下的转移曲线如图4所示。

本实施例制备得到的可见光探测器在660nm光源下的时间-电流曲线如图5所示，制备得到的可见光探测器保持着良好且稳定的开关性能。

由以上实施例可知，本发明提供了一种基于场效应晶体管结构的可见光探测器，将CsPbI

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。