[發明專利]一種Te/MoS2

有效

• 申請號: 201810697981.8
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN109065662B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 何軍;李寧寧
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/0336;H01L31/18;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種Te/MoS₂范德華異質結構，包括MoS₂納米片層和Te納米線層，所述Te納米線層外延生長在所述MoS₂納米片層表面。本發明的范德華異質結構用窄帶隙的具有一維結構的Te納米線作為紅外吸收層，具有二維結構的MoS₂納米片作為導電溝道，該結構化學性質穩定。應用于紅外探測器件中，使得紅外探測器件工作于光伏機理，有良好的性能，在通信波長1550nm處同時表現出超高的響應度(1.9×10³A/W)和快速的響應時間(τ_rising＝15ms，τ_decay＝32ms)；本發明通過物理氣相沉積方法制備所述Te/MoS₂范德華異質結構，具有成本低、工藝簡單、合成速度快等優點。

技術領域

本發明涉及無機半導體納米材料技術領域，尤其涉及一種 Te/MoS₂范德華異質結構及其制備方法和應用。

背景技術

紅外探測在通信、熱成像、生物成像以及遙感技術等領域都具有非常重要的應用。因此，研制高性能紅外探測器是國家在民用、軍用等關鍵領域的迫切需求。而目前常用的硅基半導體器件已經達到了摩爾定律的極限，另外，由于硅本身的帶隙限制(～1.1eV)，只能吸收波長小于1100nm的光。為了突破傳統硅的局限性，需要尋找新的材料體系或器件結構來提高器件的工作波長范圍以及紅外探測性能。

近年來，二維層狀材料的發現為紅外探測的發展提供了很好的契機。其超薄的厚度，由層數精確調控的帶隙，很好的機械柔韌性以及可任意組裝成范德華異質結構的優勢特性，使其在光電子領域表現出巨大的應用潛力。其中，石墨烯和黑磷被廣泛用于紅外探測的研究，但石墨烯對光的弱吸收以及黑磷的不穩定嚴重限制了其應用。

為了提高對紅外光的吸收，一種基于半導體量子點與二維材料的混合維度的雜化結構逐漸成為人們研究的焦點。在這類雜化結構中，量子點作為紅外吸收層，二維材料作為導電溝道，極大地提高了紅外探測的性能。然而，水熱法合成的量子點會帶來大量的體缺陷和界面缺陷，使得這類探測器工作于缺陷輔助的光電導機制-光柵機制，導致在獲得高響應度的同時會嚴重減慢響應速度。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種Te/MoS₂范德華異質結構及其制備方法和應用。

本發明提供的一種Te/MoS₂范德華異質結構，包括MoS₂納米片層和Te納米線層，所述Te納米線層外延生長在所述MoS₂納米片層表面。

上述技術方案中，Te/MoS₂范德華異質結構用窄帶隙(E_g＝0.35eV) 的具有一維結構的Te納米線作為紅外吸收層，具有二維結構的MoS₂納米片作為導電溝道，該結構化學性質穩定。將這樣高質量的Te/MoS₂范德華異質結構引入紅外探測器件中，使得紅外探測器件具有非常好的性能，表現出超高的響應度和快速的響應時間。

優選地，所述Te納米線層由多條Te納米線構成，所述Te納米線的長度為2～10μm，更優選為2～5μm。

優選地，所述Te納米線的厚度為20～100nm，更優選為30～80nm。

優選地，所述MoS₂納米片層為單層MoS₂納米片，所述MoS₂納米片厚度為0.8nm。

優選地，所述Te/MoS₂范德華異質結構還包括基底，所述MoS₂納米片層平行生長在所述基底上，所述基底優選為硅片。