用金属纳米颗粒修饰的Ge纳米柱光电探测器及制备方法-挂牌专利-西安知识产权运营服务平台

用金属纳米颗粒修饰的Ge纳米柱光电探测器及制备方法 申请中公开;

专利(申请)号： CN202111294721.4
专利类型：发明;
主分类： H电学;
产业领域：信息通信技术制造业
专利来源：高校;
申请日： 2020-11-03
原始申请人：西安电子科技大学重庆集成电路创新研究院
当前专利权人：西安电子科技大学重庆集成电路创新研究院
交易方式：许可;
其他交易方式：
参考价格（元）：￥50000
联系方式：远诺-龚雪18329540641

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专利详情

摘要

【中文摘要】本发明公开了用金属纳米颗粒修饰的Ge纳米柱光电探测器及制备方法，其特征在于，包括：底部电极；本征Ge衬底层，覆盖所述底部电极；多个Ge纳米柱，呈周期性的排布于所述本征Ge衬底层上；所述Ge纳米柱的表面吸附有金属纳米颗粒；所述金属的功函数大于4.46eV；石墨烯电极，覆盖在所述多个Ge纳米柱上，并和所述本征Ge衬底层间隔非导电的介质材料。本发明提供的用金属纳米颗粒修饰的Ge纳米柱光电探测器，暗电流小、光电流以及响应度较高，具有较高的探测性能。

【英文摘要】The invention discloses a Ge nano-column photoelectric detector modified by metal nano-particles and a preparation method thereof. The Ge nano-column photoelectric detector is characterized by comprising a bottom electrode; An intrinsic Ge substrate layer covering the bottom electrode; Multiple Ge nano columns periodically arranged on the intrinsic Ge substrate layer; Metal nanoparticles are adsorbed on the surface of the Ge nano column; Said metal having a work function greater than 4.46 eV; A graphene electrode overlying the plurality of Ge nanopillars and spaced from the intrinsic Ge substrate layer by a non-conductive dielectric material. The Ge nano-column photoelectric detector modified by the metal nano-particles is small in dark current, high in photocurrent and responsiveness and high in detection performance.

技术摘要（来自于incoPat）

【用途】

测量实验	探测器	锗纳米柱光电探测器
	检测方法	检测
	测量方法	光度测量;射线测量

【技术功效】

技术功效句	从而有效地减小光电探测器的暗电流; 增强光电探测器的响应度; 进一步提高了Ge纳米柱光电探测器的光电流以及响应度; 具有较高的探测性能; 可以提高Ge材料在光电探测器中的表面体积比; 即有效实现了光生电子和空穴的分离; 有效的实现了光生载流子分离; 暗电流小、光电流以及响应度较高; 提高光电探测器的灵敏度; 减小两者的复合; 以此来提高探测器的光吸收系数
技术功效短语	减小探测器暗电流; 增强探测器响应度; 提高光电流; 探测性能高; 提高Ge材料; 实现电子分离; 提高响应度; 实现载流子分离; 响应度高; 提高探测器灵敏度; 减小两者复合; 暗电流小; 提高光吸收系数
技术功效1级	暗电流; 响应度; 电流; 探测; 材料; 分离; 灵敏度; 复合; 系数
技术功效2级	暗电流降低; 响应度提高; 电流提高; 探测提高; 材料提高; 分离; 灵敏度提高; 复合降低; 系数提高
技术功效3级	探测器暗电流降低; 探测器响应度提高; 光电流提高; 性能探测提高; 材料提高; 实现电子分离; 响应度提高; 实现载流子分离; 探测器灵敏度提高; 两者复合降低; 暗电流降低; 光吸收系数提高
技术功效TRIZ参数	23-物质损失;28-测量精度;26-物质或事物的数量;

分类号

【技术分类】

主分类号

H01L31/108;

H 电学
H01
电气元件
H01L
不包括在H10类目中的半导体器件（使用半导体器件的测量入G01；一般电阻器入H01C；磁体、电感器、变压器入H01F；一般电容器入H01G；电解型器件入H01G9/00；电池组、蓄电池入H01M；波导管、谐振器或波导型线路入H01P；线路连接器、汇流器入H01R；受激发射器件入H01S；机电谐振器入H03H；扬声器、送话器、留声机拾音器或类似的声机电传感器入H04R；一般电光源入H05B；印刷电路、混合电路、电设备的外壳或结构零部件、电气元件的组件的制造入H05K；在具有特殊应用的电路中使用的半导体器件见应用相关的小类）
H01L31/00
对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射，或微粒辐射敏感的，并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的，或者专门适用于通过这样的辐射进行电能控制的半导体器件；专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或设备；其零部件（H10K30/00优先；由形成在一共用衬底内或其上的多个固态组件，而不是辐射敏感元件与一个或多个电光源的结合所组成的器件入H01L27/00）[2006.01]
*H01L31/08
其中的辐射控制通过该器件的电流的，例如光敏电阻器[2006.01]
**H01L31/10
特点在于至少有一个电位跃变势垒或表面势垒的，例如光敏晶体管[2006.01]
***H01L31/101
对红外、可见或紫外辐射敏感的器件[2006.01]
****H01L31/102
仅以一个势垒或面垒为特征的[2006.01]
*****H01L31/108
为肖特基型势垒的[2006.01]

IPC分类号

H01L31/108; H01L31/0288; H01L31/18; B82Y15/00; B82Y30/00; B82Y40/00;

CPC分类号

H10F71/1212; H10F77/1223; B82Y15/00; B82Y40/00; B82Y30/00; H10F30/2275;

【行业分类】

国民经济行业分类	制造业 C3976;C3979;C3972;C3951;C3973;C4028;C3599;C3974;C3975;C3569;C3824;C3825;C3562;C3563;C3421;C3073;
国民经济行业(主)	制造业 C3976;C3979;C3972;C3951;C3973;C4028;C3974;C3975;C3569;C3824;C3825;C3562;C3563;C3421;C3073;
新兴产业分类	太阳能产业前沿新材料 6.3;3.6;
新兴产业(主)	太阳能产业 6.3;
知识密集型分类	信息通信技术制造业新装备制造业新材料制造业 104; 106; 301; 302; 305; 306; 402; 403;
学科分类	工程物理科学 A010401; A030201; A120101; C020101; C050102;
清洁能源产业	核电产业风能产业太阳能产业水力发电产业智能电网产业 1.1.2; 2.1.2; 3.1.0; 3.2.0; 5.1.0; 6.2.0;
数字经济核心产业	数字产品制造业数字技术应用业 010306; 010501; 010502; 010504; 010511; 010513; 030401;

专利历程

2021-11-03
申请日
CN202111294721.4(当前专利)
申请号
2022-04-22
首次公开日
CN114388649A(当前专利)
首次公开号
2041-11-03
预估到期日
计算因素

其他著录项

代理机构	西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙) 61230
代理人	王海栋
申请语言	汉语

权利要求

1.一种用金属纳米颗粒修饰的Ge纳米柱光电探测器，其特征在于，包括：
底部电极；
本征Ge衬底层，覆盖所述底部电极；
多个Ge纳米柱，呈周期性的排布于所述本征Ge衬底层上；所述Ge纳米柱的表面吸附有金属纳米颗粒；所述金属的功函数大于4.46eV；
石墨烯电极，覆盖在所述多个Ge纳米柱上，并和所述本征Ge衬底层间隔非导电的介质材料。

2.根据权利要求1所述的Ge纳米柱光电探测器，其特征在于，所述金属纳米颗粒的直径为10纳米～100纳米。

3.根据权利要求1所述的Ge纳米柱光电探测器，其特征在于，所述Ge纳米柱的直径和高度以及相邻Ge纳米柱之间的间隔距离，是基于所述Ge纳米柱光电探测器的探测光波的波长进行仿真确定的。

4.根据权利要求3所述的Ge纳米柱光电探测器，其特征在于，当所述Ge纳米柱光电探测器是工作波段覆盖1.55微米的红外光电探测器时，所述Ge纳米柱的直径为700纳米，高度为450纳米；所述间隔距离为55纳米。

5.根据权利要求1所述的Ge纳米柱光电探测器，其特征在于，所述介质材料包括：氧化硅或氧化铝。

6.根据权利要求1所述的Ge纳米柱光电探测器，其特征在于，所述底部电极的材质包括：金、银、铜或者铝。

7.根据权利要求1或6所述的Ge纳米柱光电探测器，其特征在于，所述底部电极的厚度为50纳米～200纳米。

8.一种用金属纳米颗粒修饰的Ge纳米柱光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：
在Ge衬底的下表面制作底部电极；
在所述Ge衬底的上表面淀积非导电的介质材料；
刻蚀所述介质材料的目标区域，以露出该目标区域下方的Ge衬底；
刻蚀所述Ge衬底所露出部分的上部，以形成多个Ge纳米柱；其中，除所述多个Ge纳米柱以外，所述Ge衬底的其余部分构成本征Ge衬底层；所述多个Ge纳米柱呈周期性的排布于所述本征Ge衬底层上；
向所述Ge纳米柱的表面粘附金属纳米颗粒；所述金属的功函数大于4.46eV；
在所述多个Ge纳米柱上放置石墨烯薄膜，并使所述石墨烯薄膜搭接剩余的所述介质材料，形成石墨烯电极。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，向所述Ge纳米柱的表面粘附金属纳米颗粒，包括：
采用移液枪向所述Ge纳米柱的表面粘附金属纳米颗粒。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，向所述Ge纳米柱的表面粘附金属纳米颗粒，包括：
采用磁控溅射工艺，向所述Ge纳米柱的表面淀积金属材料；
对当前样品进行热退火处理，以使所述Ge纳米柱的表面上的所述金属材料成为金属纳米颗粒。

专利文本