[發明專利]一種多功能器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201810178851.3
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN110233173A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 陸亞林;劉宇;王建林;傅正平;殷小豐;李曉寧;楊萌萌
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/16;H01L29/43;H01L29/861;H01L21/329;H01L31/0224;H01L31/028;H01L31/0352;H01L31/09;H01L31/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種多功能器件，包括襯底，薄膜電極，量子點膠體顆粒，金屬電極。本發明在襯底上，通過將帶狀二維材料薄膜斷開，在外加驅動電壓作用下，用膠體量子點將斷開的薄膜重新連接的方式獲得多功能器件，最終形成二維材料薄膜/量子點/二維材料薄膜的特殊平面結構。本發明提供的多功能器件其功能類似傳統的光電二極管，具有很好的整流特性和光電探測性能，本發明提供的多功能器件與傳統半導體光電二極管的區別在于，其性能受溫度影響小，并且具有非常高的光電響應。同時，本發明提供的多功能器件的制備方法工藝簡單，對襯底沒有選擇，而且二維材料薄膜、量子點原材料廣泛，制備容易，成本低廉，對環境友好，適合工業化生產。

技術領域

本發明涉及光電探測技術領域，尤其涉及一種多功能器件及其制備方法。

背景技術

基礎電子器件如二極管、光電探測器等是人們生活中常見的必不可少的電子器件。基于傳統半導體的電子器件已經無法滿足人們日益增長的需求，低維材料和器件正成為當今科學界的尖端領域。其中，石墨烯，單層二硫化鉬，寡層黑磷，富勒烯，碳納米管，碳量子點(CQDs)等低維材料因其優異的物理性能和化學穩定性而獲得了廣泛的研究。許多復合結構通過物理堆疊方法實現，被廣泛研究和制作成原型電子器件，如Grzybowski等(Naturenanotechnology,2016,11(7):603-608.)使用帶有電荷的有機配體的官能化金屬納米粒子來制造化學電子學的電路，通過粘附兩層不同的帶電金屬納米顆粒，創建了一個沒有半導體的二極管，開/關比為6。陳等(Nano Letters,2017,17(7):4122-4129.)通過鉀離子參雜半邊黑磷的上表面，使得該半邊呈現P型參雜，另半邊本征N型，實現了理想因子為1.007和開/關比為10⁴的p-n同質結二極管。

然而，現有技術中這些具有多功能的優秀結構的電子器件制備工藝繁瑣，原料成分復雜，而且性能不理想。高開關比以及高光電響應信號的光電探測器具有廣泛的需求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種多功能器件，本發明提供的多功能器件具有較高的開關比和光電響應信號。

本發明提供了一種多功能器件，包括：

襯底；

設置在所述襯底表面的第一薄膜電極；

設置在所述襯底表面的第二薄膜電極；

所述第一薄膜電極和第二薄膜電極通過量子點膠體顆粒連接；

設置在所述第一薄膜電極表面的部分第一金屬電極，所述第一金屬電極的另一部分設置在所述襯底表面；

設置在所述第二薄膜電極表面的部分第二金屬電極，所述第二金屬電極的另一部分設置在所述襯底表面。

本發明對所述襯底的種類和來源沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的襯底即可，如硅襯底、玻璃襯底或塑料襯底，所述硅襯底的材質可以為硅或二氧化硅；所述玻璃襯底的材質可以為石英玻璃；所述塑料襯底優選為柔性有機塑料襯底；所述塑料襯底的材質可以為聚酰亞胺、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚對苯二甲酸乙二酯。

在本發明中，所述第一薄膜電極和第二薄膜電極均設置在所述襯底表面。本發明對所述第一薄膜電極和第二薄膜電極的形狀和尺寸沒有特殊的限制，本領域技術人員可根據實際需要選擇合適形狀和尺寸的第一薄膜電極和第二薄膜電極。在本發明中，所述第一薄膜電極和第二薄膜電極的形狀優選為矩形，所述第一薄膜電極和第二薄膜電極間隔設置在所述襯底表面，所述第一薄膜電極和第二薄膜電極優選左右對稱分布在所述襯底表面。在本發明中，所述第一薄膜電極和第二薄膜電極之間的最短距離優選為5～30微米，更優選為10～25微米，最優選為15～20微米。