[發明專利]一種二維二硒化鈀柔性自驅動寬光譜光電傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110485167.1
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113193070B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 杜君莉;夏大偉;史書懷;馬云瑞;謝偉
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H01L31/112
• 分類號: H01L31/112;H01L31/032;H01L31/18
• 代理公司: 鄭州知己知識產權代理有限公司 41132
• 代理人: 向長麗

本發明公開了一種二維二硒化鈀柔性自驅動寬光譜光電傳感器及其制備方法，該光電傳感器包括以下部分：柔性柵介質層、源電極、二維二硒化鈀、絕緣層、漏電極、聚甲基丙烯酸甲酯、柔性透明襯底。本發明是通過簡單、快速的方法制備了所述的光電傳感器，通過引入靜電場對二硒化鈀進行原位摻雜形成同質結，從而構筑了柔性光電傳感器，由于二硒化鈀對紅外光和可見光的寬吸收范圍和光電傳感器結構的合理設計，該柔性光電傳感器可實現自驅動寬光譜探測，而且制得的光電傳感器結構簡單，制備工藝難度小，適合應用于工業化生產。

技術領域

本發明屬于半導體光電技術領域，涉及一種光電傳感器領域，具體涉及一種二維二硒化鈀柔性自驅動寬光譜光電傳感器及其制備方法。

背景技術

光電傳感器是一種基于光電效應的原理將光信號轉化成電信號的器件，在電力電子設備中應用廣泛。隨著電力電子設備不斷發展，柔性光電傳感器不斷顯現出巨大的潛在應用價值。傳統體材料構筑的光電傳感器具有相對成熟的制備工藝和良好性能，但依然存在亟待解決的問題。如何提高自驅動光電傳感器的響應速度、如何提升寬光譜探測范圍以及如何實現高量子效率的室溫紅外自驅動探測等是目前光電器件發展的關鍵難點。此外，在制備工藝上，由于體材料結合過程中存在晶格匹配問題以及表面態，一直困擾研究者進一步提升傳統體材料的光電傳感性能。

自石墨烯發現以來，二維材料體系涌現出許多種類，涵蓋了導體、半導體和絕緣體等多方面。同時，二維材料的共性特征是表面無懸掛鍵，可以實現“按需設計”來選擇不同的二維材料來構筑各類器件，避免了體材料中需要考慮的晶格匹配問題。在眾多二維材料中，二維二硒化鈀屬于新興材料體系，在可見-近紅外波段具有優異的光吸收性能，同時，二硒化鈀在室溫下具有較高的載流子遷移率，室溫遷移率高達294每平方厘米每伏每秒，有利于光電探測器中載流子快速傳輸，提升器件的響應速度。因此，對二硒化鈀進行摻雜調控，構筑同質結即可實現器件的自驅動探測。由于采用傳統體材料的摻雜方式，比如離子注入和表面改性方法，難以對二維二硒化鈀形成穩定的摻雜，此外，通過堆垛方法可能會產生不可控的隨機堆垛和界面氣泡，嚴重影響二硒化鈀同質結的載流子輸運性能。因此，發展一種快速、穩定的方法實現二維二硒化鈀的摻雜來構筑二維二硒化鈀同質結制備光電傳感器仍舊是一個亟待解決的難題。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種二維二硒化鈀柔性自驅動寬光譜光電傳感器及其制備方法。該方法工藝簡單、快速、穩定，制備所得的二維二硒化鈀柔性自驅動寬光譜光電傳感器在紅外波段可實現寬光譜自驅動探測，具有非常廣泛的應用前景。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種二維二硒化鈀柔性自驅動寬光譜光電傳感器，所述柔性自驅動寬光譜光電傳感器包括以下組成部分：柔性柵介質層、源電極、二維二硒化鈀、絕緣層、漏電極、聚甲基丙烯酸甲酯、柔性透明襯底。

進一步地，所述源電極為金屬銦電極，完全覆蓋在所述二維二硒化鈀上方。

進一步地，所述二維二硒化鈀的厚度為3-20nm，所述二維二硒化鈀部分覆蓋在所述漏電極上，部分覆蓋在絕緣層上方。

進一步地，所述絕緣層為氮化硼，所述絕緣層的厚度為5-10nm，部分覆蓋在所述漏電極上方，部分覆蓋在所述聚甲基丙烯酸甲酯上方。

進一步地，所述漏電極為石墨烯，所述漏電極的厚度為0.3-20nm，完全覆蓋在所述聚甲基丙烯酸甲酯上方。

進一步地，所述聚甲基丙烯酸甲酯的厚度為100-500nm，所述聚甲基丙烯酸甲酯完全覆蓋在柔性透明襯底上方，不與所述二維二硒化鈀接觸。

進一步地，所述的柔性自驅動寬光譜光電傳感器的探測光譜范圍為400-3000nm。

進一步地，一種上述二維二硒化鈀柔性自驅動寬光譜光電傳感器的制備方法，包括以下步驟：

(1)在柔性透明襯底上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯，并烘干成膜；