[發(fā)明專利]基于二維各向異性材料的片上光探測器及其制造方法

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• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109216497A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 魏鐘鳴;周子琦;胡偉達;龍明生;王曉亭;文宏玉;李京波
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所;中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H01L31/113
• 分類號: H01L31/113;H01L31/18;H01L31/032
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李坤

1.一種基于二維各向異性材料的片上光探測器，包括：重摻雜電極、形成于重摻雜電極上的薄層絕緣層、形成于薄層絕緣層上的二維薄層材料和兩個金屬電極；所述二維薄層材料嵌設在所述薄層絕緣層和兩個金屬電極間；所述二維薄層材料為具有各向異性的二維材料。

2.根據(jù)權利要求1所述的片上光探測器，其中，所述的低面內(nèi)對稱性的二維材料為二維GeAs材料。

3.根據(jù)權利要求1所述的片上光探測器，其中，

所述重摻雜電極為p型或n型的重摻雜硅襯底，作為所述片上光探測器的柵電極層；

所述薄層絕緣層為200nm-400nm的二氧化硅，作為所述片上光探測器的柵介質(zhì)層；

所述兩個金屬電極分別為Ti/Au中任一個，作為所述片上光探測器的源電極層/漏電極層；所述Ti金屬電極層的厚度為所述Au金屬電極層的厚度為

4.根據(jù)權利要求1所述的片上光探測器，其中，所述片上光探測器的探測范圍為紫外波段至中紅外波段。

5.一種基于二維各向異性材料的片上光探測器的制造方法，其中包括：

步驟S1：通過化學氣相輸運法，在1000攝氏度以上的環(huán)境中生長二維薄層材料；

步驟S2：重摻雜電極為p型或n型的重摻雜硅襯底，通過氧化工藝，氧化重摻雜硅襯底300nm厚的表層，形成薄層絕緣層；

步驟S3：通過二維材料轉移的方法，將少層的二維薄層材料轉移到步驟S2的薄層絕緣層上；

步驟S4：在步驟S3的二維薄層材料上制作兩個金屬電極。

6.根據(jù)權利要求5所述的制造方法，還包括步驟S5：用不同波長的圓偏振光及線偏振光做入射光源，探測器件在光照下的電流變化，確定光探測器的性能。

7.根據(jù)權利要求5所述的制造方法，其中，所述步驟S1中，二維薄層材料生長前升溫的溫度梯度小于10℃/cm。

8.根據(jù)權利要求5所述的制造方法，其中，所述步驟S3中，將步驟S1中生長的二維薄層材料，通過機械剝離法獲得少層的二維薄層材料；二維材料轉移的方法為機械剝離法。

9.根據(jù)權利要求5所述的制造方法，其中，所述步驟S4包括：

步驟S41：在二維材料上旋涂PMMA；

步驟S42：離子束圖形化刻蝕，再次用電子束蒸發(fā)的方法依次蒸鍍Ti金屬與Au金屬；

步驟S43：將器件浸泡在丙酮溶液中顯影。

10.根據(jù)權利要求9所述的制造方法，其中，所述步驟S4還包括：

步驟S44：電極制作完成后進行快速退火加工。