[發明專利]一種基于碲烯的偏振光光電探測器及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010431621.0
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111668325A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 張晗;高珊
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01L31/0272
• 分類號: H01L31/0272;H01L31/119;H01L31/18
• 代理公司: 廣州專才專利代理事務所(普通合伙) 44679
• 代理人: 曾嘉儀

本發明提供了一種基于碲烯的偏振光光電探測器，包括襯底和設置于襯底上的碲烯層、以及設置于碲烯層上的源電極和漏電極，所述源電極與漏電極設置成通過碲烯層間接連接；所述碲烯層的厚度小于等于20nm。本發明基于碲烯的偏振光光電探測器具有高的偏振光響應差異的同時，還具有小型便攜、操作方便、數據處理簡易等優點。本發明還提供了基于碲烯的偏振光光電探測器的制備方法及其在偏振光探測上的應用。

技術領域

本發明涉及半導體電子器件領域，具體涉及一種基于碲烯的偏振光光電探測器，本發明還涉及該基于碲烯的偏振光光電探測器的制備方法，本發明還涉及該基于碲烯的偏振光光電探測器在光探測領域的應用。

背景技術

各向光在傳播過程中振動方向對于傳播方向的不對稱性叫做偏振，偏振是光作為電磁波的重要特征之一。偏振光探測在線性偏光鏡(LPL)、偏振遙感以及醫療診斷治療等方面已展現出廣泛的應用前景。

線偏振光的檢驗有兩重含義：確定被檢光是否是線偏振光和測定線偏振光的振動方向。其中，判定是否為線偏光需要根據馬呂斯定律：如果被檢光是線偏光，則令它通過一個主方向已知的線偏器后，應該觀察到透射光強隨元件主方向旋轉而變化的現象；并且，當元件主方向位在某個方位時，透射光強度為零。反之，則不能觀察到零透射光強。對于線偏振光振動方向的檢測，通常使用兩種方法：單線偏器檢驗與半影式檢偏器。這兩種方法都不是直接獲取光的偏振參數的方法。

光電探測器是指利用光電導效應對特定波長或者特定波段的電磁波進行測量的裝置。其探測機制是基于功能材料吸收光并將其轉化成電信號。線偏振光電探測器對線偏振光的探測具有檢測速度快、檢測極限值低等優點。碲烯是一種新興的二維材料，具有高載流子遷移率，并且能夠在空氣中穩定存在較長時間。但是，目前市面上還沒有一種利用碲烯的特殊光響應功能制備的光電探測器。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于碲烯的偏振光光電探測器，本發明還提供了一種基于碲烯的偏振光光電探測器的制備方法，本發明還提供了上述基于碲烯的偏振光光電探測器在偏振光探測領域的應用。通過提供了一種新型的基于碲烯的偏振光光電探測器及其制備方法和應用，以豐富現有光電探測器的種類，為偏振光的探測提供一種快速響應、小型便攜、操作方便、數據處理簡易的光電探測器。

第一方面，本發明提供了一種基于碲烯的偏振光光電探測器，包括襯底和設置于襯底上的碲烯層、以及設置于碲烯層上的源電極和漏電極，所述源電極與漏電極設置成通過碲烯層間接連接；

所述碲烯層的厚度小于等于20nm。

本發明基于碲烯的偏振光光電探測器，包括襯底和設置于襯底上的碲烯層，其中碲烯層的厚度小于等于20nm，二維碲烯層內存在zigzag、armchair兩個方向，在這兩個方向上碲原子的排列存在結構差異，這使得由碲烯制成的光電探測器對不同偏振方向的線偏振光產生不同的光響應。利用這一特點設計的偏振光探測器，是有效獲取光偏振信息的途徑。碲烯層上設有源電極和漏電極，源電極與漏電極設置成通過碲烯層間接連接(指得是源電極與漏電極非直接連接，源電極與漏電極彼此隔開，無法直接電導通，而是通過碲烯層實現電導通)。當在基底上設置柵極探針時提供一個電勢，二維碲烯層形成半導體溝道效應，基于二維碲烯層對不同的偏振光的不同光電響應產生不同的光電勢，二維碲烯層與固定的柵極探針結合形成柵極電壓，能夠控制源、漏極之間的電流大小，由此獲得對應于不同偏振光的不同電流大小，進而用于偏振光的探測。本發明基于碲烯的偏振光光電探測器具有高的偏振光響應差異的同時，還具有小型便攜、操作方便、數據處理簡易等優點。

在本發明一具體實施方式中，所述襯底為二氧化硅襯底，所述二氧化硅襯底的厚度為200～500nm。二氧化硅襯底起到隔離層的作用，防止柵極與源、漏電極之間導通，進而干擾電流檢測。

優選的，還包括基底層，所述基底層為n型或者p型摻雜的硅制成的硅基底層。n型或者p型摻雜的硅制成的硅基底層能夠增強硅基底層的電導特性，方便設置柵極，也能起到支撐探測器整體結構的作用。