[發明專利]一種制備電場可控的二維材料光電二極管的方法

在審

• 申請號: 201910073926.6
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109888050A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 湯乃云;李國鑫
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/18;H01L31/032
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發明涉及一種制備電場可控的二維材料光電二極管的方法，包括以下步驟：(1)先Si襯底層上生長SiO₂介質層；(2)接著，在SiO₂介質層上轉移一層MoTe₂層，激光加熱氧化，形成P型材料；(3)隨后，在P型材料的MoTe₂層的部分區域轉移一層MoS₂層，構成垂直異質結；(4)最后，在Si襯底層、MoTe₂層和MoS₂層上分別生長一個金屬電極，即完成制備。與現有技術相比，本發明構建的器件具有很好的光透過能力和光吸收能力等優異光電特性，此外，還可實現區域內載流子的特殊傳輸行為和層間量子耦合行為并用來調節器件的電學和光學特性，具有廣泛的應用前景等。

技術領域

本發明屬于光電二極管制備技術領域，涉及一種制備電場可控的二維材料光電二極管的方法。

背景技術

光電二極管是把光信號轉換成電信號的光電傳感器件。在消費電子產品，例如CD播放器、煙霧探測器以及控制電視機、空調的紅外線遙控設備中都有應用。對于許多應用產品而言，例如照相機的測光器、路燈亮度自動調節等可以使用光電二極管或者其他光導材料來測量光。

在科學研究和工業中，光電二極管常常被用來精確測量光強，因為它比其他光導材料具有更良好的線性。在醫療應用設備中，光電二極管也有著廣泛的應用，例如X射線計算機斷層成像(computed tomography,CT)以及脈搏探測器。在傳統的光電二極管結構中，通常是由一個垂直的PN結構成的，具有單方向導電的特性。隨著以石墨烯為代表的二維材料的發展，當屬于半金屬材料的石墨烯和其他二維半導體形成二維異質結時，會在兩種材料的界面形成內建電場，有利于光生電子和空穴的分離，從而提高載流子濃度。通過結合石墨烯和金屬材料形成的具有肖特基結的光電二極管，相比于傳統的硅p-n結二極管，這種電場可控的二維材料光電二極管既有較高的載流子遷移率，又可以充當光電探測器，因此具有良好的發展前景。

如中國專利ZL201510598628.0公開了一種光電二極管裝置，包括光源和整流結構，所述整流結構包括高阻光增益半導體襯底，位于所述高阻光增益半導體襯底上的石墨烯層，位于所述高阻光增益半導體襯底和所述石墨烯層上的第一ITO電極和第二電極，其中，所述第一ITO電極和所述第二電極分別一部分與所述高阻光增益半導體襯底接觸，另一部分與所述石墨烯層接觸，以及其中：i)所述光源發射的光的能量大于所述高阻光增益半導體襯底的帶隙，且所述光源僅輻照第一ITO電極；ii)所述第一ITO電極的面積大于所述光源發射光的光斑面積。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種制備電場可控的二維材料光電二極管的方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種制備電場可控的二維材料光電二極管的方法，包括以下步驟：

(1)先Si襯底層上生長SiO₂介質層；

(2)接著，在SiO₂介質層上轉移一層MoTe₂層，激光加熱氧化，形成P型材料；

(3)隨后，在P型材料的MoTe₂層的部分區域轉移一層MoS₂層，構成垂直異質結；

(4)最后，在Si襯底層、MoTe₂層和MoS₂層上分別生長一個金屬電極，分別為背電極、第一電極和第二電極，即完成制備。

進一步的，所述的Si襯底層的厚度為10-200nm。

進一步的，所述SiO₂介質層的厚度為10-200nm。