本發(fā)明涉及偏振光電探測器領(lǐng)域，特別是一種基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代光電技術(shù)領(lǐng)域，偏振光的檢測對(duì)于多種應(yīng)用至關(guān)重要，比如光通信、遙感探測、軍事追蹤、生物醫(yī)學(xué)成像等。偏振光攜帶有關(guān)光波振動(dòng)方向的信息，這使得它在信號(hào)處理和圖像分析中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。目前，傳統(tǒng)的偏振光電探測器件可以分為四種類型：分時(shí)型、分振幅型、分焦面型、分孔徑型。雖然它們目前被廣泛應(yīng)用，但是仍然存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、工藝繁瑣、功耗大等問題需要被解決，無法滿足當(dāng)前低功耗、集成化高性能光電子器件的發(fā)展需求。

2、針對(duì)這一問題，近些年來研究人員開始探索二維材料體系實(shí)現(xiàn)低功耗偏振光電探測器。黑磷屬于典型的具有反演對(duì)稱性破缺的半導(dǎo)體材料，因其具有可調(diào)的帶隙，優(yōu)秀的光電性能以及較高的載流子遷移率而收到廣泛的研究和關(guān)注。但黑磷在空氣中的不穩(wěn)定性大大阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展。近些年來，碲作為一種新型半導(dǎo)體材料，因其在較寬波段范圍內(nèi)的高吸收系數(shù)、良好的環(huán)境穩(wěn)定性以及優(yōu)異的偏振光電特性而被視為一種有潛力的偏振光電探測器溝道層材料。

3、專利申請?zhí)朿n202110716606.5公開了一種基于二維層狀半導(dǎo)體材料的偏振光探測器及其制備方法，該偏振光探測器自下而上依次為絕緣襯底、基于水熱法合成技術(shù)制備的碲納米薄膜、金屬電極。該偏振光探測器通過水熱法合成碲材料、聚乙烯醇(pva)干法轉(zhuǎn)移構(gòu)建異質(zhì)結(jié)、光刻、蒸鍍等技術(shù)制備。該專利公開的碲納米薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器仍然存在工藝不可控、不具備工業(yè)化生產(chǎn)潛力等問題。

4、專利申請?zhí)朿n202211617224.8公開了一種偏振光探測器及其制備方法，包括硅襯底、第一sio2薄膜、二維te薄膜、maxene薄膜及背電極，第一sio2薄膜制備在硅襯底表面；第一sio2薄膜表面沉積有sio2：au薄膜，或第一sio2薄膜表面依次沉積有au納米層、第二sio2薄膜；二維te薄膜制備在sio2：au薄膜表面或第二sio2薄膜表面；maxene薄膜制備在二維te薄膜表面，作為探測器源、漏電極；背電極沉積在硅襯底背面，作為柵電極。雖然也公開的碲納米層，但是其結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實(shí)施的：

3、本發(fā)明的目的之一是提供一種基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法，包括以下步驟：

4、s1、將絕緣襯底清洗、干燥后放入原子層沉積腔室內(nèi)，在絕緣襯底上沉積碲薄膜；

5、s2、在絕緣襯底上的碲薄膜兩端制備源電極和漏電極；

6、s3、在靠近源電極一側(cè)的碲薄膜上設(shè)置al2o3薄膜沉積窗口，放入原子層沉積腔室內(nèi)，在al2o3薄膜沉積窗口的碲薄膜上沉積al2o3薄膜，al2o3薄膜的一側(cè)壁與源電極的一側(cè)壁連接；

7、s4、沉積al2o3薄膜后在氮?dú)饣驓鍤夥諊逻M(jìn)行退火工藝處理，退火溫度為200-500℃，退火時(shí)間為10-60min，利用al2o3薄膜中al離子對(duì)碲薄膜進(jìn)行n型電子摻雜，得到碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器。

8、優(yōu)選地，所述絕緣襯底為si/sio2襯底、藍(lán)寶石襯底、石英襯底中的一種。

9、進(jìn)一步地，所述步驟s1中，采用丙酮、異丙醇、乙醇、去離子水中的一種或多種對(duì)絕緣襯底進(jìn)行清洗，采用ar氣或氮?dú)膺M(jìn)行吹干。

10、進(jìn)一步地，所述步驟s1中，沉積碲薄膜過程中所用的碲前驅(qū)體為te(sime3)2、te(oet)4、te(ome)4、meoh中的一種或多種，原子層沉積腔室的反應(yīng)腔加熱溫度為10-100℃，壓強(qiáng)為10-100mtorr，碲前驅(qū)體的流量為20-300sccm，單次通入時(shí)間為0.1-5s。

11、優(yōu)選地，所述碲薄膜沉積厚度為10-50nm。

12、進(jìn)一步地，利用光刻工藝和金屬鍍膜工藝在絕緣襯底上的碲薄膜兩端制備源電極和漏電極。

13、進(jìn)一步地，所述al2o3薄膜的厚度小于源電極和漏電極的厚度。

14、優(yōu)選地，所述源電極和漏電極由au、ti、cr、pt中的一種或多種制成，源電極和漏電極金屬厚度為50-200nm。

15、優(yōu)選地，所述al2o3薄膜沉積厚度為10-100nm。

16、本發(fā)明的目的之二是提供一種利用上述方法制備的碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

18、本發(fā)明所用制備方法工藝可控、熱預(yù)算低，具有更高工藝兼容性，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、大批量生產(chǎn)。

19、本發(fā)明制備的碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器具有出色的偏振光電探測能力，無需任何外部電壓；因此，本發(fā)明制備的碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器可應(yīng)用在低功耗偏振光電探測領(lǐng)域，具有很強(qiáng)的市場前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

技術(shù)特征：

1.一種基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法，其特征在于，所述絕緣襯底為si/sio2襯底、藍(lán)寶石襯底、石英襯底中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法，其特征在于，所述步驟s1中，采用丙酮、異丙醇、乙醇、去離子水中的一種或多種對(duì)絕緣襯底進(jìn)行清洗，采用ar氣或氮?dú)膺M(jìn)行吹干。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法，其特征在于，所述步驟s1中，沉積碲薄膜過程中所用的碲前驅(qū)體為te(sime3)2、te(oet)4、te(ome)4、meoh中的一種或多種，原子層沉積腔室的反應(yīng)腔加熱溫度為10-100℃，壓強(qiáng)為10-100mtorr，碲前驅(qū)體的流量為20-300sccm，單次通入時(shí)間為0.1-5s。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法，其特征在于，所述碲薄膜沉積厚度為10-50nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法，其特征在于，所述步驟s2中，利用光刻工藝和金屬鍍膜工藝在絕緣襯底上的碲薄膜兩端制備源電極和漏電極。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法，其特征在于，所述al2o3薄膜的厚度小于源電極和漏電極的厚度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法，其特征在于，所述源電極和漏電極由au、ti、cr、pt中的一種或多種制成，源電極和漏電極金屬厚度為50-200nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的基于ald工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法，其特征在于，所述al2o3薄膜沉積厚度為10-100nm。

10.一種如權(quán)利要求1-9任一所述的方法制備的碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于偏振光電探測器領(lǐng)域，具體公開了一種基于ALD工藝制備碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器的方法，先采用ALD工藝在絕緣襯底上沉積碲薄膜；在絕緣襯底上的碲薄膜兩端制備源電極和漏電極；采用ALD工藝在靠近源電極一側(cè)的碲薄膜上沉積Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;薄膜；退火工藝處理，得到碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所用制備方法工藝可控、熱預(yù)算低，具有更高的工藝兼容性，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、大批量生產(chǎn)；本發(fā)明制備的碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器具有出色的偏振光電探測能力，無需任何外部電壓；因此，本發(fā)明制備的碲薄膜自驅(qū)動(dòng)偏振光電探測器自驅(qū)動(dòng)偏振靈敏特性優(yōu)異，可應(yīng)用在低功耗偏振光電探測領(lǐng)域，具有很強(qiáng)的市場前景和發(fā)展?jié)摿Α?br/>
技術(shù)研發(fā)人員：陳杰威,鄭濤,王文曉,李君毅,李麗華,郭倩怡,楊中民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華南師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2