本發(fā)明涉及一種新型光電探測(cè)器及其制造方法，尤其涉及碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器及其制備方法，屬于光電探測(cè)器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

納米材料具有比表面積大、電學(xué)性質(zhì)對(duì)表面吸附敏感等特點(diǎn)，將納米技術(shù)應(yīng)用于傳感領(lǐng)域，有望制備出響應(yīng)速度快、靈敏度高、選擇性好的傳感器件。半導(dǎo)體金屬氧化物，尤其是錫化鍺基納米材料，由于其優(yōu)越的光學(xué)、電學(xué)和光電探測(cè)特性而受到了廣泛的關(guān)注。研究表明，摻雜能夠進(jìn)一步提高氧化錫基納米材料的光電探測(cè)性能。雖然氧化錫基光電探測(cè)器已經(jīng)取得了一定的成就，但是其靈敏度和選擇性仍需進(jìn)一步提高。減小粒子的尺寸和增加材料的比表面積是提高靈敏度和選擇性的關(guān)鍵所在。

2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的Geim和Novosolevo制備出單原子片層、具有蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的硅化鍺。由于其典型的二維結(jié)構(gòu)，硅化鍺具有超高的比表面積、電導(dǎo)率對(duì)表面吸附敏感等優(yōu)點(diǎn)。近期研究發(fā)現(xiàn)，硅化鍺可應(yīng)用于制備光電探測(cè)器并且對(duì)水蒸氣、一氧化碳、氨氣和二氧化氮?dú)怏w具有良好的響應(yīng)性。但是，硅化鍺傳感器對(duì)一些危險(xiǎn)性氣體的探測(cè)，如甲烷，至今尚未發(fā)現(xiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種氣體探測(cè)效率高且制備工藝簡(jiǎn)單的碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器及其制備方法。

本發(fā)明的碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器，自下而上依次有襯底、導(dǎo)電鍍膜層、錫化鍺層、硅化鍺層及碳量子點(diǎn)層，所述的光電探測(cè)器還設(shè)有第一電極和第二電極，第一電極設(shè)置在導(dǎo)電鍍膜層上，第二電極設(shè)置在硅化鍺層上。

所述的導(dǎo)電鍍膜層可以為金屬、ITO、FTO、n型摻雜氧化鎳或p型摻雜氧化鎳。

所述的硅化鍺層中的硅化鍺通常為1-10μm。

所述的碳量子點(diǎn)層可以為碳量子點(diǎn)薄膜，所述的碳量子點(diǎn)直徑為1nm-1μm。

所述的襯底可以為剛性襯底或柔性襯底。

所述的第一電極和第二電極均可為金、鈀、銀、鈦、鉻和鎳中的一種或幾種的復(fù)合電極。

制備上述的碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器的方法，包括如下步驟：

1)在潔凈的襯底上生長(zhǎng)導(dǎo)電鍍膜層；

2)在導(dǎo)電鍍膜層上沉積錫化鍺層，并在導(dǎo)電鍍膜層表面預(yù)留生長(zhǎng)第一電極的面積；

3)將硼摻雜硅化鍺沉積至錫化鍺層上；

4)在硅化鍺層上制作碳量子點(diǎn)層，并在硅化鍺層表面預(yù)留生長(zhǎng)第二電極的面積；

5)在導(dǎo)電鍍膜層上沉積第一電極，并在硅化鍺層上沉積第二電極。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是：本發(fā)明的碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器，通過(guò)向硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器中加入碳量子點(diǎn)薄膜層，可起到摻雜作用，使得該光電探測(cè)器的探測(cè)效率在原基礎(chǔ)上提升10％左右，此外，與傳統(tǒng)光電探測(cè)器制造工藝相比，本發(fā)明的光電探測(cè)器的制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低，便于推廣。

附圖說(shuō)明

圖1為碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

參照?qǐng)D1，本發(fā)明的碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器自下而上依次有襯底1、導(dǎo)電鍍膜層2、錫化鍺層3、硅化鍺層4及碳量子點(diǎn)層6，所述的光電探測(cè)器還設(shè)有第一電極5和第二電極7，第一電極5設(shè)置在導(dǎo)電鍍膜層2上，第二電極7設(shè)置在硅化鍺層4上。

實(shí)施例1：

1)將聚酰亞胺柔性襯底在去離子水中清洗干凈并吹干；

2)在聚酰亞胺柔性襯底上利用磁控濺射沉積40納米厚的摻銦錫化鍺；

3)在摻銦錫化鍺層上利用物理氣相沉積技術(shù)沉積6微米厚的錫化鍺層，并在ITO層上預(yù)留生長(zhǎng)第一電極的面積；

4)將硅化鍺沉積至錫化鍺層上；

5)在硅化鍺上旋涂碳量子點(diǎn)溶液，并在硅化鍺上預(yù)留生長(zhǎng)第二電極的面積；所述碳量子點(diǎn)直徑為1nm-1μm；

6)在硅化鍺預(yù)留面積處以及ITO層上預(yù)留面積處涂覆銀漿并烘干；得到碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器。

實(shí)施例2：

1)將玻璃襯底在去離子水中清洗干凈并吹干；

2)在玻璃襯底上利用磁控濺射沉積200納米厚的摻氟錫化鍺；

3)在摻氟錫化鍺層上利用物理氣相沉積技術(shù)沉積8微米厚的錫化鍺層，并在FTO層上預(yù)留生長(zhǎng)第一電極的面積；

4)將硅化鍺沉積至錫化鍺層上；

5)在硅化鍺上噴涂碳量子點(diǎn)溶液，并在硅化鍺層上預(yù)留生長(zhǎng)第二電極的面積；所述碳量子點(diǎn)直徑為1nm-1μm；

6)在硅化鍺層預(yù)留面積處以及摻氟錫化鍺層上預(yù)留面積處熱蒸發(fā)金電極；得到碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器。

實(shí)施例3：

1)將陶瓷襯底在去離子水中清洗干凈并吹干；

2)在陶瓷襯底上利用電子束蒸發(fā)沉積60納米厚的鎳金屬；

3)在鎳金屬層上利用化學(xué)水浴法沉積5微米厚的錫化鍺層，并在鎳金屬層上預(yù)留生長(zhǎng)第一電極的面積；

4)將硅化鍺沉積至錫化鍺層上；

5)在硅化鍺上制備碳量子點(diǎn)薄膜，并在硅化鍺層上預(yù)留生長(zhǎng)第二電極的面積；

6)在硅化鍺層預(yù)留面積處以及鎳金屬層上預(yù)留面積處絲網(wǎng)印刷銀電極；得到碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器。

實(shí)施例4：

1)將陶瓷襯底在去離子水中清洗干凈并烘干；

2)在陶瓷襯底上利用電子束蒸發(fā)沉積60納米厚的鎳金屬；

3)在鎳金屬層上利用化學(xué)水浴法沉積5微米厚的錫化鍺層，并在鎳金屬層上預(yù)留生長(zhǎng)第一電極的面積；

4)將硅化鍺沉積至錫化鍺層上；

5)在硅化鍺上滴涂碳量子點(diǎn)溶液，并在硅化鍺層上預(yù)留生長(zhǎng)第二電極的面積；所述碳量子點(diǎn)直徑為1nm-1μm；

6)在硅化鍺上預(yù)留面積處以及鎳金屬層上預(yù)留面積處絲網(wǎng)印刷銀電極；得到碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器。

實(shí)施例5：

1)將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯襯底在去離子水中清洗干凈并吹干；

2)在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯襯底上利用脈沖激光沉積100納米厚的摻鋁氧化鎳；

3)在摻鋁氧化鎳層上利用蒸汽壓沉積技術(shù)沉積10微米厚的錫化鍺層，并在摻鋁氧化鎳上預(yù)留生長(zhǎng)第一電極的面積；

4)將硅化鍺沉積至錫化鍺層上；

5)在硅化鍺上旋涂碳量子點(diǎn)溶液，并在硅化鍺層上預(yù)留生長(zhǎng)第二電極的面積；所述碳量子點(diǎn)直徑為1nm-1μm；

6)在硅化鍺層預(yù)留面積處以及摻鋁氧化鎳層預(yù)留面積處熱蒸發(fā)鈀、銀、鈦復(fù)合電極；得到碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器。

實(shí)施例6：

1)將碳化硅襯底在去離子水中清洗干凈并吹干；

2)在碳化硅襯底上利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積150納米厚的摻鋁氧化鎳；

3)在摻鋁氧化鎳層上利用蒸汽壓沉積技術(shù)沉積3微米厚的錫化鍺層，并在摻鋁氧化鎳層上預(yù)留生長(zhǎng)第一電極的面積；

4)將硅化鍺沉積至錫化鍺層上；

5)在硅化鍺上制備碳量子點(diǎn)薄膜，并在硅化鍺層上預(yù)留生長(zhǎng)第二電極的面積；

6)在硅化鍺層預(yù)留面積處以及摻鋁氧化鎳層預(yù)留面積處熱蒸發(fā)鉻、鎳復(fù)合電極；得到碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的硅化鍺/錫化鍺光電探測(cè)器。