基于Mxene-AlInGaN异质结的自驱动紫外光探测器及其制备方法

技术特征：
1.一种基于mxene-gan异质结的自驱动紫外光探测器，其特征在于，包括：衬底，为alingan外延层晶片，自下而上分别为缓冲层u-alingan、电流扩展层n-alingan和非掺杂u-alingan层；在所述衬底的部分区域，通过刻蚀至电流扩展层形成第一区域，未刻蚀的区域形成第二区域；金属负电极，位于第一区域，通过在该第一区域表面蒸镀金属形成；正电极，位于第二区域，由mxene材料沉积于第二区域的预定位置形成；或者，所述衬底中的非掺杂层上表面分为两个间隔的区域；所述金属负电极和正电极分别位于其中一个区域，正电极由mxene材料沉积在预定位置形成。2.如权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述正极上远离非掺杂u-alingan层的一侧形成有金属测试电极。3.如权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述alingan外延层晶片中，alingan材料的组分为al
x
in
y
ga
（1-x-y）
n；其中，0<x<0.7，0<y<0.3。4.如权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述电流扩展层中n-alingan的厚度为0.1~10.0μm，电子浓度为1*17cm-3
~1*20cm-3
；所述非掺杂u-alingan的厚度为0.01~1μm，电子浓度为1*16cm-3
~1*17cm-3
。5.如权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述金属负电极的后度为20-120nm，金属负电极采用的金属包括ti、al、ni和au，金属退火后熔融为合金与电流扩展层形成电接触。6.如权利要求2所述的探测器，其特征在于，所述正电极的厚度为5~50nm，所述金属测试电极通过蒸镀au形成，金属测试电极的厚度为200nm。7.制备权利要求1至6任一项所述的探测器的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将衬底切割成所需尺寸，清洗衬底并吹干；步骤2、浸泡衬底，改善衬底表面亲水性；步骤3、将衬底的部分区域刻蚀至电流扩展层，露出电流扩展层表面；步骤4、在电流扩展层上光刻负电极图形，使用电子束蒸发技术，在电流扩展层蒸镀金属作为负电极；采用快速热退火技术，使金属在高温退火下形成合金；步骤5、制备mxene胶体溶液，在衬底上的未刻蚀区域光刻正电极图形，使用喷雾沉积方式将mxene溶液镀于所述未刻蚀区域表面并晾干；步骤6、采用真空退火技术，对mxene薄层进行真空热退火，形成正电极。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：步骤7、在晾干后的mxene层表面部分区域光刻图形，使用电子束蒸发技术，蒸镀金属au作为测试电极。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：步骤8、采用激光剥离方法，将缓冲层u-alingan与蓝宝石基片分离，利用uv胶带把探测器转移到涂有粘合剂的柔性背板上，获得可弯曲的柔性紫外光探测器。10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述mxene胶体溶液由ti3c2tx颗粒溶于去离子水中，经离心机反复洗涤、沉淀后获得。

技术总结
本发明公开了一种基于Mxene-铝铟镓氮异质结的自驱动紫外光探测器及其制备方法，其衬底材料为蓝宝石基片上外延生长的AlInGaN半导体，探测器表面分别为金属电极、Mxene薄层和测试电极，其中Mxene与AlInGaN构成异质结。Mxene和AlInGaN的功函数差使得异质结界面处产生肖特基势垒，可在零偏压下分离光生电子/空穴对，输出光电流，即探测器具备自驱动功能。Mxene薄层具有良好的紫外透光性，能够扩大器件的感光面积，同时探测器的负极退火后与AlInGaN形成欧姆接触，可快速收集电子，提高探测器的工作效率。本发明还提供了Mxene-AlInGaN异质结的激光剥离转移方法，可进一步制得柔性自驱动紫外光探测器。外光探测器。外光探测器。


技术研发人员：刘斌 丁宇 庄喆
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：2022.11.09
技术公布日：2023/2/3