微间隙升华结合自封闭退火制备GeSe/Si薄膜异质结高稳定快速响应近红外光探测器OA

硒化亚锗(GeSe)是一种具有适宜带隙和高吸收系数的近红外敏感半导体,但在薄膜制备过程中,硒易挥发,容易引入成分偏离、晶格缺陷及杂相,从而削弱薄膜的结晶质量并限制器件性能.为此,本研究提出一种“微间隙升华结合自封闭退火”的两步制备策略,用于获得高纯相的GeSe薄膜,并构建GeSe/Si异质结近红外光探测器.首先,在硅衬底上通过微间隙热升华沉积均匀致密的非晶GeSe前驱体薄膜;随后采用倒置式自封闭退火,使薄膜面朝下与支撑垫片贴合,形成局部密闭微区,实现硒蒸气的自平衡循环,有效地抑制硒的持续挥发并促进晶粒生长.经400℃退火处理后,前驱体薄膜转化为纯相、高结晶度的正交晶系GeSe多晶膜,无明显杂相或孔洞形成.基于该薄膜制备的GeSe/n-Si异质结光探测器在940 nm光照、–2 V偏压条件下,表现出77.2 mA/W的响应度和1.12×10^(12) Jones的比探测率,光电流相比未退火器件提高约41倍,相比传统开放式正置退火器件提高约5倍;并具有毫秒级快速响应和优异的工作稳定性.结果表明,该两步制备策略可显著地提升GeSe薄膜的结晶质量和相纯度,为高性能近红外光电器件的制备提供了可行且简便的技术途径.