一种基于ECR电子照射硅基纳米结构碳膜的光电探测器及其制备方法

摘要

本发明公开一种基于ECR电子照射制备的硅基纳米结构碳膜光电探测器及其制备方法：选取电阻率7～13Ω·cm，厚度525μm的p(100)型单面抛光硅片，利用ECR等离子体加工系统，通过调节基片偏压在+10～+300V范围内变化，可实现硅基非晶纳米结构碳膜、硅基石墨烯嵌层纳米结构碳膜、硅基石墨化纳米结构碳膜三种不同结构的光电探测器的制备；操作简单，所得硅基碳薄膜光电探测器可靠性高，响应时均小于1ms；测试表明：硅基非晶纳米结构碳膜/硅基石墨烯嵌层纳米结构碳膜/硅基石墨化纳米结构碳膜光电探测器的光谱响应度峰值分别为：0.175A·W^‑1、0.21A·W^‑1、0.188A·W^‑1。

主权项

一种基于ECR电子照射制备的硅基纳米结构碳膜光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将p(100)型Si基片(2)经超声清洗，装入真空腔中并抽真空并通入氩气；经磁线圈磁场与微波耦合作用，产生氩等离子体；加热p(100)型Si基片(2)到200～400℃保持1h，然后施加负基片偏压，吸引氩离子清洗p(100)型Si基片(2)表面；然后接通‑300～‑200V靶材偏压，加速氩离子轰击高纯碳靶，溅射出的碳原子在p(100)型Si基片(2)表面沉积ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)；镀膜时基片温度为室温～400℃，基片偏压为+10V～+300V；2)在ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)表面制备透光的正方形网格状Au电极(4)；接下来，制备覆盖整个p(100)型Si基片(2)背面的Au薄膜电极(1)；最后，正方形网格状Au电极(4)和Au薄膜电极(1)分别通过银胶(5)与导线(6)粘接、固化银胶；得到ECR电子照射制备的硅基纳米结构碳膜光电探测器；步骤1)中基片偏压在大于等于+10V，小于+40V，镀膜时p(100)型Si基片(2)温度保持为400℃；得到的ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)为非晶结构；或者，步骤1)中基片偏压大于等于+40V，小于+200V；镀膜时p(100)型Si基片(2)温度保持为室温～50℃，得到的ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)为小于5层石墨烯纳晶堆叠的石墨烯嵌层结构；或者，步骤1)中基片偏压在大于等于+200V，小于等于+300V；镀膜时p(100)型Si基片(2)温度保持为室温～50℃时，得到的ECR电子照射硅基纳米结构碳膜(3)为石墨化纳米结构。