[發明專利]一種柔性二維TMDs光電探測器的制備方法

有效

• 申請號: 202010807246.5
• 申請日: 2020-08-12
• 公開（公告）號: CN112018215B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 堅佳瑩;白澤文;龍偉;常洪龍;堅增運
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及光電子技術領域，公開了一種柔性二維TMDs光電探測器的制備方法。所述方法包括如下步驟：首先采用CVD法在生長襯底上制備出二維TMDs薄膜；接著在生長襯底上旋涂一層PI溶液并加熱固化形成PI固體薄膜。將固化后的PI薄膜從生長襯底上撕下，二維TMDs薄膜與生長襯底分離并貼附在PI薄膜上；最后采用真空熱蒸發鍍膜法,在粘貼有二維TMDs薄膜的柔性PI基底上制備圖形化的金屬電極。本發明提出了一種制備柔性二維TMDs光電探測器的新方法，該方法簡化了二維TMDs光電探測器制備過程中的二維TMDs材料轉移工藝，保證了轉移前后二維TMDs材料的完整性及均勻性，具有環境友好性。

技術領域

本發明涉及光電子技術領域，具體涉及一種柔性二維TMDs光電探測器的制備方法。

背景技術

基于摩爾定律，現代電子器件上所用半導體材料已經延伸到尺寸更小的二維材料上。從2004年石墨烯被發現以來，二維材料以其優越的物理化學性能，受到研究者們的普遍關注。石墨烯材料具有超高的電子遷移率，但是其零帶隙限制了它在電子器件上的應用。TMDs材料具有與石墨烯相似的層狀結構，體相的TMDs材料屬于間接帶隙半導體，隨著其層數不斷減少至單層時，會從間接帶隙轉變為直接帶隙結構。

目前商業化的光電探測器往往需要采用硅、鍺等較厚的塊體材料作為光探測元件以獲得較大的光電響應度。然而，塊體材料光電探測器在使用過程中易碎裂，不能完全滿足下一代光電子器件對柔性化、輕量化、優異的移植性、大面積兼容性等方面的需求。TMDs材料機械性能良好，為柔性可穿戴器件提供了新的可能性。聚酰亞胺(PI)目前是半導體和微電子工業中應用最為廣泛的高分子材料之一，其具有很好的熱穩定性、優異的機械性能(強度高、膨脹系數低、耐磨耐老化)、電性能(介電常數低、漏電低)等。

由于單層TMDs材料的厚度不到1nm,因此在制備TMDs薄膜柔性光電探測器過程中，現有技術需要先將PMMA溶液旋涂在生長襯底上，固化形成PMMA薄膜，再將PMMA薄膜從生長襯底撕下，此時二維TMDs薄膜將與生長襯底分離并貼附在PMMA薄膜上，最后將粘附有TMDs材料的PMMA薄膜粘貼在器件襯底上，并用丙酮溶解PMMA轉移支撐層。Byungjin等人提出TMDs薄膜的轉移如下：首先在生長襯底上旋涂有機溶劑PMMA，在生長襯底表面固化形成PMMA薄膜，然后采用PMMA薄膜作為轉移支撐層，將粘貼有TMDs薄膜的PMMA轉移支撐層從生長襯底撕下，再將PMMA轉移支撐層貼附至PI襯底上，最后采用丙酮溶解PMMA轉移支撐層。參見Byungjin C,Jongwon Y,Sung L,et al.Metal Decoration Effects on the Gas-Sensing Properties of 2D Hybrid-Structures on Flexible Substrates[J].Sensors,2015,15(10):24903-24913.但該工藝在溶解PMMA轉移支撐層過程中易在TMDs薄膜表面留下雜質，丙酮若過量將會少量溶解TMDs薄膜，對薄膜的均勻性以及完整性造成破壞；并且該工藝十分復雜，需要轉移兩次才能將生長襯底上的二維TMDs薄膜轉移至柔性襯底上。

發明內容：

為了解決現有技術易對薄膜的均勻性以及完整性造成破壞，同時制備方法復雜的問題，本發明提供了一種柔性二維TMDs光電探測器的制備方法。

為了達到本發明的目的，本發明提供了一種柔性二維TMDs光電探測器的制備方法，包括下述步驟：

1)、采用CVD法生長出二維TMDs薄膜；

2)、將生長有二維TMDs薄膜的襯底放置在加熱臺上預熱，加熱臺溫度設定50～80℃，預熱時間2～4min；

3)、將PI溶液滴于生長襯底表面，將生長襯底放置在勻膠機上進行旋涂，勻膠機轉速設定為1000～2000rpm，時間為10～40s；