技术领域

本发明涉及光电探测器领域，尤其涉及一种基于非晶氮化物薄膜的宽谱光电探测器件及其制备方法。

背景技术

光电探测器是一种能够将光信号转变为电信号的光电器件，在通信、医疗、热成像、环境监测和国防科技领域都具有广泛的应用。例如，目前正在快速发展的无人驾驶技术使用的激光雷达设备，光电探测器是必不可少的重要元件。激光雷达一般采用波长为905nm 或1550nm的红外光，需要非常灵敏和快速响应的光电探测器。智能终端(手机，智能锁)等涉及的指纹识别技术，特别是手机“屏下光学指纹识别技术”，同样需要高性能光电探测器。[0003] 以硅(Si)为代表的IV族半导体材料，在半导体行业占据重要的地位，硅基光探测器是目前最成熟的商用器件，具有良好的光响应特性，较高的探测灵敏度，低的暗电流，响应快速等优点，广泛应用在光谱仪、夜间监控、红外导引、光通信等领域。例如使用905nm波长的激光雷达技术中，主要采用硅基光探测器。大气衰减(在所有天气条件下)、空气中粒子的散射以及目标表面的反射率都与波长有关。由于有各种各样可能的天气条件和反射表面，对于这些条件下汽车激光雷达波长的选择来说是一个复杂的问题。在大多数实际情况下，905nm处的光损失更小，因为在1550nm处的水分的吸收率比905nm处要大。然而目前商用硅基结型光电探测器响应度低于1A/W，难以满足更加灵敏的光探测需求。此外，由于硅对 900nm以上的近红外光吸收不够强，极大限制了硅在宽带光探测器中的应用。

国内外很多研究小组开展了硅基异质结光探测器研究。例如，美国佐治亚理工学

院王中林院士等在《先进材料》(Advanced Materials，2017年,29卷，1701412页)报道了p型 Si与n型ZnO纳米线阵列异质结光探测器，在低电压(-2V)下，波长为1060nm近红外光对应的器件灵敏度达到4000％。中国石油大学(华东)凌翠翠等人在《氧化锌/硅p-n异质结紫外光探测器及其制备方法》(申请号201610021014 .0)提供了一种纳米氧化锌/硅薄膜形成的p-n 异型异质结的高性能紫外光探测器。在365nm紫外光照下光电流与暗电流之比(开关比)～ 10000％，响应时间约为～0 .125秒。上海大学王林军等人在《一种硅基ZnS薄膜紫外可见光光电探测器的制备方法》(专利号ZL201410001041 .2) ，提供了一种硅基ZnS薄膜紫外可见光探测器的制备方法。

本发明的发明人发现，现有技术中的光电探测器材料均为多晶或单晶，晶态材料光响应范围仅限于带隙以上，因此器件存在着难以在宽波长范围实现高灵敏探测的不足之处；此外，材料制备方法难以与现有主流的半导体工艺兼容。

III-V族氮化物是重要的半导体材料，例如GaN，AlGaN材料在发光和光电探测器件等方面占据重要的一席之地。氮化锡属于IV族氮化物半导体，在电致变色，锂离子电池等方面具有应用。例如，汪涛在《一种用于锂电池的氮化锡/硅负极材料及其制备方法》(申请号： 201711013690 .4)提供一种面向锂电池应用的氮化锡/硅负极材料制备方法。但是并未涉及如何应用于光探测器件。