[發明專利]一種基于范德瓦爾斯異質結的顏色探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010866725.4
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111952401B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 羅林保;童小偉;王悅;李家祥;王俊杰
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;G01J3/50;H01L31/032;H01L31/18
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

1.一種基于二碲化鈀薄膜/n-型超薄硅范德瓦爾斯異質結的顏色探測器，其特征在于：以厚度為20-100μm的n-型超薄硅基底(1)作為所述顏色探測器的基區；在所述n-型超薄硅基底(1)的上表面間隔設置有一對絕緣薄膜(2)；在兩絕緣薄膜(2)上皆設置有一個二碲化鈀薄膜接觸電極(3)，所述二碲化鈀薄膜接觸電極(3)的邊界不超出相應絕緣薄膜(2)的邊界；

在各二碲化鈀薄膜接觸電極(3)上皆鋪設一個二碲化鈀薄膜(4)，所述二碲化鈀薄膜(4)一部分與二碲化鈀薄膜接觸電極(3)接觸、剩余部分與兩絕緣薄膜(2)之間的n-型超薄硅基底接觸，且兩二碲化鈀薄膜(4)彼此不接觸；兩二碲化鈀薄膜分別與n-型超薄硅形成范德瓦爾斯異質結；

所述顏色探測器在正面受光與背面受光時的電流比，隨被探測光波長的增大而單調降低，從而能夠根據電流比識別被探測光的波長。

2.根據權利要求1所述的顏色探測器，其特征在于：所述n-型超薄硅基底(1)采用電阻率為1-100Ω·cm的n-型輕摻雜硅片。

3.根據權利要求1所述的顏色探測器，其特征在于：所述絕緣薄膜(2)為二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、氧化鋁薄膜或者氧化鉿薄膜；所述絕緣薄膜(2)的厚度為30-300nm。

4.根據權利要求1所述的顏色探測器，其特征在于：所述二碲化鈀薄膜接觸電極(3)為Au電極、Pt電極或Pd電極，所述二碲化鈀薄膜接觸電極(3)的厚度為30-300nm。

5.根據權利要求1所述的顏色探測器，其特征在于：所述二碲化鈀薄膜(4)的厚度為10-100nm。

6.一種權利要求1～5中任意一項所述顏色探測器的制備方法，其特征在于，按如下步驟進行：

步驟1、將n-型輕摻雜硅片放在質量濃度為5％-10％的氫氟酸溶液或BOE刻蝕液中刻蝕5-10分鐘，去除n-型輕摻雜硅片表面的自然氧化層，取出后清洗并干燥，得到n-型超薄硅基底；

步驟2、采用磁控濺射鍍膜方法在n-型超薄硅基底的上表面間隔設置一對絕緣薄膜；

步驟3、采用電子束鍍膜方法在兩絕緣薄膜上分別設置一個二碲化鈀薄膜接觸電極，且所述二碲化鈀薄膜接觸電極的邊界不超出相應絕緣薄膜的邊界；

步驟4、通過液體輔助轉移的方法將一對二碲化鈀薄膜分別轉移到n-型超薄硅基底上的一對二碲化鈀薄膜接觸電極上；二碲化鈀薄膜一部分與二碲化鈀薄膜接觸電極接觸、剩余部分與兩絕緣薄膜之間的n-型超薄硅基底接觸，且兩二碲化鈀薄膜彼此不接觸；

轉移后，即完成基于二碲化鈀薄膜/n-超薄硅范德瓦爾斯異質結的顏色探測器的制備。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟4中所述的二碲化鈀薄膜按如下方法獲得：通過電子束鍍膜方法在表面覆蓋二氧化硅的硅基底上蒸鍍鈀薄膜，然后通過化學氣相沉積輔助，將鈀薄膜轉化為二碲化鈀薄膜；在所述二碲化鈀薄膜表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯，然后在氫氧化鈉溶液中刻蝕二氧化硅，將二碲化鈀薄膜分離出來。