[發(fā)明專利]一種光電探測器及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911216102.6
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN111081807A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李京波;周勁澍;魏鐘鳴;霍能杰
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號: H01L31/102
• 分類號: H01L31/102;H01L31/18;H01L31/032;H01L31/0256
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發(fā)明屬于壓電子技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種光電探測器及其制備方法和應(yīng)用。所述光電探測器依次包括襯底、聚酰亞胺層、二碲化鉬單層和聚(偏氟乙烯?三氟乙烯)層，在所述二碲化鉬單層的邊緣制作源電極和漏電極，在聚(偏氟乙烯?三氟乙烯)層上制作柵極電極制得。本發(fā)明利用了有機鐵電材料薄層和二維半導(dǎo)體材料之間光電性質(zhì)的互補，極大地拓寬了光電探測器的響應(yīng)范圍，在響應(yīng)速度、電流增益和探測靈敏度上有很大優(yōu)勢，能夠在室溫條件下工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電領(lǐng)域，更具體地，涉及一種光電探測器及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

石墨烯的發(fā)現(xiàn)給理論物理學(xué)家?guī)砹司薮蟮捏@喜，而它在光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)等方面的獨特性質(zhì)更讓我們對它情有獨鐘。它是目前發(fā)現(xiàn)的最薄并且也是最硬的納米材料，它的帶隙為零，但對光的透射率超過97％，并且常溫下它的電子遷移率超過15000cm²V^-1s^-1，使得石墨烯在高頻電子器件與透明電極等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。更重要的是，石墨烯為我們快要陷入僵局的材料研究提供了一種新的思路，按照石墨烯的制作方式，研究者制作了一大批類石墨烯的二維材料，它們有著各自的優(yōu)良性質(zhì)，極大的彌補了石墨烯在光電領(lǐng)域的固有缺陷。

所有的二維材料都有一個共同的特點，那就是它們都是范德華層狀材料，面內(nèi)的原子是通過較強的化學(xué)鍵相互作用的，再通過比較弱的范德華力相互作用堆疊成體材料。所以，二維材料有著很多體材料不具備的優(yōu)勢，具體說來，首先，由于在一個維度上的量子限制效應(yīng)，使得二維材料的電子結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，從而可以根據(jù)需要進行調(diào)整；其次，二維材料的表面幾乎不存在懸掛鍵，可以通過范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)將兩種甚至多種材料的性質(zhì)進行結(jié)合；再次，它的體積與尺寸小，在智能穿戴、柔性襯底器件上有著不錯的應(yīng)用前景。在本公開中，確實用到了二維材料的優(yōu)勢。

另一方面，隨著集成電路的發(fā)展，集成電路的集成度也一直按照摩爾定律飛速向前發(fā)展。然而，隨著特征尺寸的不斷縮小和集成度的不斷增加，雖然單個晶體管的延時和功耗越來越小，但是互連線的延時和功耗卻越來越大并逐漸占據(jù)主導(dǎo)。于是人們把目光投向了片上光互連。光互連能解決電互連固有的瓶頸，具有高帶寬、抗干擾和低功耗等優(yōu)點，可用于系統(tǒng)芯片中時鐘信號傳輸，解決信號的相互干擾和時鐘歪斜問題。然而，至今硅基光互連存在著一個非常嚴重的缺陷，那就是片上光源的問題，因為硅是間接禁帶半導(dǎo)體，發(fā)光效率特別低，無法進行集成。所以往往需要利用光柵引入外部的光源，但這一方法必然增加了工藝的復(fù)雜度與封裝的難度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺點，本發(fā)明目的在于提供了一種光電探測器。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述光電探測器的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種上述光電探測器的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種光電探測器，所述光電探測器依次包括襯底、聚酰亞胺層、二碲化鉬單層和聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)層，在所述二碲化鉬單層的邊緣制作源電極和漏電極，在聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)層上制作柵電極制得。

優(yōu)選地，所述聚酰亞胺的層厚度為1.2～1.7μm；所述聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)層的厚度為290～310nm；所述二碲化鉬單層的厚度為0.6～1nm。

優(yōu)選地，所述襯底為硅或石英。

優(yōu)選地，所述源電極和漏電極的電極材料為鉻金合金，所述柵電極的電極材料為鋁。

優(yōu)選地，所述光電探測器的探測波長為360nm～12μm。

所述的光電探測器的制備方法，包括如下具體步驟：

S1.在襯底上旋涂氨酸溶液，勻膠，并在150～155℃退火，制備聚酰亞胺層；