[發明專利]一維/二維鈣鈦礦范德華異質結光電器件及其制作方法

有效

• 申請號: 202010860334.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111952459B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 劉孔;王智杰;曲勝春;賈曉皓;孫明飛;任寬寬;黃志濤;吳玉林
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48;B82Y30/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種一維/二維鈣鈦礦范德華異質結光電器件及其制作方法，該一維/二維鈣鈦礦范德華異質結光電器件包括二維鈣鈦礦納米片；一維鈣鈦礦納米線，設置在二維鈣鈦礦納米片上；范德華異質結，設置在一維鈣鈦礦納米線和二維鈣鈦礦納米片的接觸面上；器件電極，包括第一電極和第二電極，第一電極設置在二維鈣鈦礦納米片底部，第二電極設置在一維鈣鈦礦納米線上；以及襯底，其上設有第一電極，位于器件底部。本發明兩種不同維度的材料形成異質結可以實現不同維度材料中物理效應的耦合與調控；通過結合低維金屬鹵化物鈣鈦礦材料和范德華異質結的優點為高性能光電器件制備提供有效手段，此方法可以實現體系中光電性能的靈活調控。

技術領域

本發明涉及光電器件領域，特別地涉及一種一維/二維鈣鈦礦范德華異質結光電器件及其制作方法。

背景技術

范德華異質結由于簡便的制備方法和新奇的物理特性已經成為目前低維材料研究中的熱點方向。范德華異質結可以通過將低維材料直接堆垛來實現，由于其對晶格失配的容忍度高，因此可以通過靈活選擇不同物理特性的單元及不同的排列方式進行組裝，從而實現體系中各種物理性能的調控。隨著近年來二維材料的研究熱潮增長，已有很多基于二維材料的范德華異質結相關工作報道。這種結構會表現出一些新奇的物理現象如霍夫施塔特蝴蝶譜、莫爾條紋、強激子結合能和自旋能谷極化等。范德華異質結對研究新物理理論及發展新型光電器件具有促進作用。

金屬鹵化物鈣鈦礦材料具有諸多優異光電性能，是受到廣泛關注的前沿熱點材料。近年來，人們逐漸從三維鈣鈦礦體材料轉移到了低維鈣鈦礦材料的研究中來，如零維量子點、一維納米線和二維納米片等。但是基于一維/二維鈣鈦礦材料的范德華異質結還未見報道。鈣鈦礦低維范德華異質結能為新物理機理研究提供新平臺，對未來新型光電器件的發展具有重要意義。一方面這種結構有助于更為深入地解析材料和器件中潛在的物理機制，如激子演化、電荷轉移與輸運等；另一方面，由于低維鈣鈦礦材料獨特的結構特征與量子限域效應，有助于進一步開發出具有特殊用途的高性能光電子器件。

但是目前一維/二維鈣鈦礦范德華異質結的制備還面臨諸多困難，這涉及高質量的低維單晶鈣鈦礦材料合成及形貌尺寸控制、干法轉移構建范德華異質結等。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的之一在于提出一種一維/二維鈣鈦礦范德華異質結光電器件及其制作方法，以期至少部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一個方面，提供了一種一維/二維鈣鈦礦范德華異質結光電器件，包括：

二維鈣鈦礦納米片；

一維鈣鈦礦納米線，設置在二維鈣鈦礦納米片上；

范德華異質結，設置在一維鈣鈦礦納米線和二維鈣鈦礦納米片的接觸面上；

器件電極，包括第一電極和第二電極，第一電極設置在二維鈣鈦礦納米片底部，第二電極設置在一維鈣鈦礦納米線上；以及

襯底，其上設有第一電極，位于器件底部。

作為本發明的另一個方面，還提供了一種一維/二維鈣鈦礦范德華異質結光電器件的制作方法，包括：

將一維鈣鈦礦納米線轉移到二維鈣鈦礦納米片上形成范德華異質結；

將范德華異質結轉移到制備好第一電極的襯底上；

在一維鈣鈦礦納米線上制備第二電極，得到所述一維/二維鈣鈦礦范德華異質結光電器件。

基于上述技術方案可知，本發明的一維/二維鈣鈦礦范德華異質結光電器件及其制作方法相對于現有技術至少具有以下優勢之一：

(1)兩種不同維度的材料形成異質結可以實現不同維度材料中物理效應的耦合與調控；