1.光电探测器技术实现要素：4.本发明及其制备方法

1.本发明涉及半导体光电探测器技术领域，具体涉及一种光电探测器及其制备方法。

背景艺术：

2.在现有技术中，二氧化钛广泛应用于光电探测器领域。但由于二氧化钛的禁带宽度较宽，只能吸收太阳光谱的紫外区。因此，可以通过调节二氧化钛的带隙宽度来调节二氧化钛的光吸收能力。

3.目前二氧化钛的带隙减小主要是通过元素和离子的掺杂和氢处理。但工艺复杂，能耗和污染大，成本高，制备的光电探测器稳定性差，质量差。

技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种光电探测器及其制备方法，用于制备一种可用于紫外-可见-红外广谱光电探测器的光电探测器。

5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光电探测器，包括：基板。

6.在基板上方形成光电感应层，光电感应层中包含的光电材料至少被部分氧化。光电材料中的氧含量逐渐降低。

7.第一电极形成于光电感应层上，第一电极伸入光电感应层内部靠近基板表面。

8.且第二电极形成于感光层背向基板的表面上，第二电极至少有一部分是透光的。

9.与现有技术相比，本发明实施例提供的光电探测器中，所述光电传感层形成于所述基板之上，所述光电传感层中所含的光电材料至少部分为被氧化后，光电材料中的氧含量沿靠近衬底的方向逐渐降低。由于光电传感层远离基板的表面被充分氧化，带隙较宽，可以实现对较短波长的紫外光的吸收，并且沿着靠近基板的方向，光电传感器中的氧元素材料其含量逐渐减少，氧化程度逐渐减弱，带隙逐渐变窄。这时可以吸收能量较低的光子，实现对波长较长的可见光和红外光的吸收。探测器通过部分氧化光电传感层，有效调节光电传感层中光电材料的带隙宽度，增加光电传感层的光吸收波长范围，实现紫外-可见-红外的广谱吸收，扩大了光电探测器的应用范围。另外，上述不完全氧化工艺制备的光电传感层成本低、工艺简单、污染小。

10.本发明还提供了一种光电探测器的制备方法，包括：提供衬底，在衬底上形成有光电传感层。

11.对光电传感层进行梯度氧化，得到梯度氧化层，光电

光电传感层所含材料至少部分被氧化，沿靠近基板的方向，光电材料中氧元素的含量逐渐减少。

12.第一电极形成于光电感应层上，第一电极伸入光电感应层内部靠近基板表面。

13.在光电感应层远离基板的表面上形成第二电极，第二电极至少有一部分是透光的。

14.与现有技术相比，本发明提供的光电探测器制备方法的有益效果与上述技术方案所述的光电探测器的有益效果相同，不再赘述.

图纸说明

15.此处所描述的附图用于提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，用于说明本发明的实施例及其描述用于说明本发明不构成对本发明的不当限制。在附图中：附图说明图1是本发明实施例提供的光电探测器的结构示意图；无花果。图2a-2e为本发明实施例提供的一种光电探测器的制备方法的工艺流程示意图；如图。图3为本发明实施例提供的一种光电探测器的制作方法的工艺流程框图。

16.参考符号：1-基板，2-光电感应层； 2-第一电极，4-第二电极； 2-1-未氧化金属层，4-1-透明电极层； 4-2-金属电极。

具体实施方式

17.为使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。

18.需要注意的是，当一个元素被称为“固定到”或“配置到”另一个元素时，它可以直接在另一个元素上，也可以间接在另一个元素上。零件。当一个元素被称为“连接到”另一个元素时，它可以直接连接到另一个元素，也可以间接连接到另一个元素。

19.此外，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，不应理解为表示或暗示相对重要性或暗示所指示的技术特征数量。因此，定义为“第一”或“第二”的特征可以明确或隐含地包括该特征中的一个或多个。在本发明的描述中，“多个”是指两个或多个二氧化钛 光电作用，除非另有明确和具体定义。 “若干”指一个或多个，除非另有明确明确定义。

20.在本发明的描述中，应当理解术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等。所指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不表示或暗示所指示的装置或元件必须具有特定的方向或特定的方向。构造和操作，因此不应被解释为限制本发明。

21.在本发明的描述中二氧化钛 光电作用，应当注意，除非另有明确规定和限制，否则术语“已安装”、“已连接”和“已连接”应从广义上理解，例如例如，可以是固定连接、可拆卸连接或整体连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以直接连接，也可以通过中间介质间接连接，可以

两个元素之间的连接或两个元素之间的交互关系。对于本领域的普通技术人员来说，本发明中上述术语的具体含义可以根据具体情况来理解。

22.二氧化钛是一种广泛应用于光电探测器领域的光电化学材料。二氧化钛的带隙宽度约为3.0ev-3.2ev，其宽度如此之大，以至于它只能吸收太阳光谱的紫外区。 TiO2的光吸收能力可以通过调节TiO2的带隙来调节。

23.目前，二氧化钛材料主要通过元素和离子掺杂和氢处理来降低二氧化钛的带隙。也可以对氢化钛或氧化钛进行氧化退火，降低二氧化钛的带隙宽度（约1.5 eV），拓宽二氧化钛的光谱吸收范围。

24.但是氧化钛的改性、还原或氧化过程繁琐复杂，且伴随着大量的能源消耗和污染。

25.为了克服上述问题，本发明实施例提供了一种光电探测器。该光电探测器可实现宽光谱吸收，应用范围广，制备工艺简单，稳定性好。

26. 图。附图说明图1为本发明实施例提供的光电探测器的结构示意图。如图所示。如图1所示，本发明实施例提供的光电探测器包括：基板1、光电感应层2、第一电极3和第二电极4。需要说明的是，此处的基板1可以为硅基板或二氧化硅基板等，并不以此为限。

27.如图所示。如图1所示，上述感光层2形成于基板1上方。光电传感层2中包含的光电材料至少部分被氧化，光电材料中的氧含量沿靠近基板1的方向逐渐减少。通过控制光电材料中氧元素的含量，有效调节光电材料的带隙宽度，实现宽光谱吸收，从而扩大了本发明实施例提供的光电探测器的应用范围。

28.如图所示。如图1所示，第一电极3形成于感光层2上，第一电极3伸入感光层2中靠近基板1的表面。内部实现欧姆接触。应当理解，此处的第一电极3的材料可以是化学电化学稳定的金属、化学电化学稳定的合金或非金属导体材料。例如，第一电极3的材质可以为铂、金、银、铜、镍、钛、铅、铜合金、钛合金、镍合金、铅合金、石墨等，不限于此。

29.如图所示。如图1所示，上述第二电极4形成于感光层2远离基板1的表面上，第二电极4的至少一部分是透光的，光线通过透光部分实现光电转换。

30.从上述光电探测器的结构可知，本发明提供的光电探测器中，在基板上方形成有光电感应层，该光电感应层中含有光电材料。至少部分氧化后，光电子材料中的元素氧含量沿靠近衬底的方向逐渐降低。由于光电传感层远离衬底的表面被充分氧化，带隙较宽，可以实现对较短波长的紫外光的吸收，并且沿靠近衬底的方向，光电中的氧元素材料其含量逐渐减少，氧化程度逐渐减弱，带隙逐渐变窄。这时可以吸收能量较低的光子，实现对波长较长的可见光和红外光的吸收。探测器通过部分氧化光电传感层，有效调节光电传感层中光电材料的带隙宽度，增加光电传感层的光吸收波长范围，实现紫外-可见-红外的广谱吸收，扩大了光电探测器的应用范围。另外，上述不完全氧化工艺制备的光电传感层成本低、工艺简单、污染小。

31.如图所示。如图1所示，为了保证第一电极3与光电感应层2之间的欧姆接触，以接收光电流。沿着靠近基板1的方向，光电材料中的氧含量从100%降低到0%，即靠近基板1的光电材料至少有一部分处于未氧化状态。此时，第一电极3靠近基板1的表面与部分氧含量为0%的光电材料相连

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32.如图所示。如图1所示，上述光电材料可以是多组分金属光电材料。其中，多组分金属光电材料至少含有钛元素，钛元素的质量含量在90％以上，以达到更优异的性能。基于此，多组分金属光电材料还可以含有铝元素、钨元素、钼元素、铪元素中的一种或多种。例如，多金属光电材料可以含有钛，可以含有钛，铝，可以含有钛，钨，可以含有钛，钼，可以含有钛，铝，钨，可以含有钛元素，铝元素，钨元素，钼元素，可能含有钛元素、铝元素、钨元素、钼元素、铪元素等。

33.如图所示。如图1所示，光电感应层2的厚度可以根据实际需要进行设置。例如，感光层2的厚度可以为20nm、70nm、100nm、150nm、170nm或200nm。这里的粗腰表示光电传感层2的厚度不能设置得太薄，以免光电传感层2在氧化过程中被完全氧化，导致器件失效。同时，感光层2的厚度不宜过厚，过厚的感光层2会增加氧化时间，降低生产效率。

34.如图所示。如图1所示，上述光电传感层2中，氧元素含量不高于含量阈值的部分的厚度可以为10nm～30nm。含量不高于含量阈值的部分的厚度可以是10nm、20nm、30nm等。应当理解，此处氧元素的含量阈值为0%。即在光电传感层2中，存在未氧化金属层2-1，未氧化金属层2-1的厚度可以为10nm～30nm，以保证第一电极中的未氧化金属。 3、光电传感层。第 2-1 层实现了良好的欧姆接触。

35.如图所示。如图1所示，上述第二电极4包括形成于感光层2远离基板1的表面的透明电极层4-1、形成于感光层2远离基板1的表面的透明电极层4-1。从衬底 1. 金属电极 4-2 在层 4-1 上。应当理解，这里的金属电极的材料可以是铂、金、银、铜、镍、钛、铅等，并不以此为限。这里的透明电极层4-1可以是透明氧化物电极，例如ito透明电极层、偶氮透明电极层等。

36.现有技术中，二氧化钛或低价二氧化钛主要是经过还原或氧化处理，得到窄禁带宽度的二氧化钛，从而实现广谱吸收。然而，上述过程制备纳米颗粒。在光电探测器的制备过程中，需要对纳米颗粒进行旋涂形成薄膜。在成膜过程中，容易出现纳米粒子团簇、膜厚不均等问题，导致电信号波动。传感精度差异过大，稳定性差，严重影响探测器质量。

37.针对上述技术问题，本发明实施例还提供一种光电探测器的制备方法。光探测器的制备方法用于制备上述光探测器。本发明实施例提供的光电探测器的制备方法中，在基板表面形成光电传感层，即多组分金属光电材料的纳米薄膜，以克服纳米粒子需要旋涂成薄膜的技术问题。因此，采用本发明实施例提供的光电探测器制备方法制备的光电探测器成本低、应用范围广、稳定性好。

38. 图。图2a至图2e为本发明实施例提供的一种光电探测器的制作方法的工艺流程示意图。图3为本发明实施例的流程图。如图所示。参见图2a至2e和图。如图3所示，本发明实施例提供的一种光电探测器的制作方法，包括： 步骤110：提供基板1，其表面形成有光电传感层2。具体地，可以通过电子束蒸发镀膜、热蒸发镀膜、磁控溅射镀膜等金属镀膜工艺在基板1表面沉积光电感应层2，以克服现有技术中旋涂成膜的缺陷。应当理解，此处的光电传感层2用于接收光辐射，光电传感层2的电导率因光辐射而改变，从而将光信号转换为电信号。光电传感层2

为含有光电材料的光电传感层，该光电材料可以是多组分金属光电材料。该多金属光电材料至少含有钛元素，其中钛元素的质量含量大于90％。当然，多金属光电材料也可以含有铝元素、钨元素、钼元素、铪元素中的一种或多种。

39.在实际应用中，光电材料可以是钛铝合金。在这种情况下，可以使用磁控溅射涂层工艺在硅基板上沉积一层钛铝合金。需要说明的是，在本发明实施例中，铝元素的含量小于钛铝合金的10%，以保证所制备的钛铝合金层的性能更加优异。钛铝合金层的厚度可以为20nm～200nm。

40.步骤120：对感光层2进行梯度氧化，得到梯度氧化层。光电传感层2中包含的光电材料至少部分被氧化，并且光电材料中的氧含量沿靠近基板1的方向逐渐减少。并且靠近基板1的方向，梯度氧化层中未氧化金属层2-1的厚度为10nm～30nm，以保证第一电极3和未氧化金属层2-1实现良好的欧姆接触这里需要说明的是，虽然在光电传感层2的梯度氧化过程中，光电传感层2的两端都会被氧化，但是由于本发明实施例提供的光电探测器的工作区域位于感光层2的中部，因此感光层2的两端被氧化，对本发明实施例提供的光电探测器没有影响。

41.在一些实施例中，上述对光电感应层2进行梯度氧化得到梯度氧化层可以是加热板加热或加热炉加热。

42.例如，上述对光电感应层2进行梯度氧化得到梯度氧化层可以包括：在空气气氛中用加热板对基板1进行加热，使光电感应层被加热。对层2进行梯度氧化得到梯度氧化层，此时加热板的受热面与基板1接触。

43.又例如，上述对光电感应层2进行梯度氧化得到梯度氧化层还可以包括：在空气气氛中用加热炉加热基板1，使对感光层2进行梯度氧化，得到梯度氧化层。

44.为了得到符合要求的梯度氧化层，防止过度或不完全氧化的发生，需要对光敏层2的梯度氧化的温度和时间进行限制。具体地，光电传感层2进行梯度氧化的温度可以为300℃～600℃。例如，光电传感层2进行梯度氧化的温度可以为300℃。 、500°C 或 600°C。等待。光电感应层2的梯度氧化的氧化时间为1h~5h，例如光电感应层2的梯度氧化的氧化时间可以为1h、2h、3h、5h等。当然，具体的温度和时间也需要根据感光层2的厚度等实际情况来选择。

45.在实际应用中，上述梯度氧化的加热方式可以是恒温氧化，也可以是变温氧化。当梯度氧化的加热方式为恒温氧化时，可根据实际情况选择恒温氧化的温度和时间。例如，恒温氧化的温度可以是300℃、400℃、500℃、600℃等。当梯度氧化的加热方式为变温氧化时，变温氧化的规律即：衬底在300°C氧化0.4h~2.5h，然后加热到400°C氧化0.3h~1.5h，加热到500℃氧化0.2h~0.5h，加热至600℃氧化0.1h~0.5h。需要说明的是，具体的氧化时间需要根据感光层2的厚度等实际情况进行选择。随着氧化的进行，氧气将越来越难以进入光电传感层2。因此，通过变温氧化提高温度有助于获得梯度氧化层。但需要注意的是，温度过高时，氧化速度过快。因此，有必要控制氧化时间，防止过氧化的发生。

46.步骤130：在感光层2上形成第一电极3，第一电极3伸入感光层2内部靠近基板1的表面。具体地，第一电极3可以通过在感光层2远离基板1的表面上进行光刻、刻蚀、金属沉积、剥离等工艺制作而成。第一电极3的厚度可以为100nm～200nm，例如，第一电极3的厚度可以为100nm、150nm或200nm等。

47.步骤140：在感光层2远离基板1的表面形成第二电极4，第二电极4的至少一部分是透光的。具体地，第二电极4包括形成于感光层2远离基板1的表面上的透明电极层4-1，即第二电极4的部分透光结构，以及透明电极层4。 -1形成在透明电极层4-1上。在金属电极 4-2。这里的透明电极层4-1可以是透明氧化物电极，例如ito透明电极层、偶氮透明电极层等。

48.在实际应用中，当上述透明电极层4-1为ito透明电极层时，光刻，沉积ito膜后，剥离，制成顶部透明电极层4-如图1所示，最后采用光刻、金属沉积和剥离工艺在透明电极层4-1上形成金属电极4-1。 2. 完成器件制作。顶部透明电极层4-1的厚度为10nm至50nm。例如，顶部透明电极层4-1的厚度可以为10nm、20nm或50nm。形成于透明电极层4-1上的金属电极4-2的厚度为100nm～200nm。例如，金属电极4-2的厚度可以是100nm、150nm或200nm。这里的金属电极4-2的材质可以是铂、金、银、铜、镍、钛、铅等，但不限于此。

49.综上所述，本发明实施例提供的一种光电探测器的制备方法，通过采用电子束蒸发镀膜、热蒸发镀膜、磁控溅射法在其上沉积光电感应层。通过镀膜等金属镀膜工艺在基材表面，得到的光电感应层纳米薄膜具有连续的结构，与基材的附着力好。这克服了现有技术中由于纳米粒子需要旋涂形成，在成膜过程中容易出现纳米粒子团簇和膜厚不均的技术缺陷，降低了探测器的质量。同时，本发明实施例提供的光电探测器的制备方法得到的光电传感层纳米薄膜可以通过光刻工艺进行构图，可以实现光电器件的构图和大规模制备，并有效提高光电探测器的质量，降低生产成本。

50.在上述实施例的描述中，特定的特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例或示例中。

51.以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围不限于此。在本发明的技术范围内，可以很容易地想到变化或替换，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。