[發明專利]一種基于等離激元效應的異質結光電突觸器件

有效

• 申請號: 202110852268.8
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113451423B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 李梓維;黃明;潘安練
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H01L31/02
• 分類號: H01L31/02;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 長沙市和協專利代理事務所(普通合伙) 43115
• 代理人: 熊曉妹

1.一種基于等離激元效應的異質結光電突觸器件，其特征在于，從上到下包括上電極對、金屬納米顆粒層、低維半導體層、氧化物層、基底層和底電極，其中金屬納米顆粒層和低維半導體層為異質結層，低維半導體層材料選用硫化鉬；

所述的上電極對在金屬納米顆粒層和低維半導體層之上，為一對金屬電極，分別作為器件的源、漏電極，電極材質為金、銀、銅和鋁；

所述的金屬納米顆粒層和低維半導體異質結在上電極對和氧化物層之間，其中納米顆粒均勻分布在低維半導體層上，金屬原子在制備過程中摻雜到了半導體材料，具體制備過程為：

1)先配置一定濃度的金屬納米顆粒溶液；

2)將金屬納米顆粒溶液滴到預先準備好的氧化物層、基底層復合后的襯底上進行旋涂；

3)旋涂后將復合層進行蒸發；

4)待步驟3)的溶液揮發后置于化學氣相沉積系統的樣品生長區，選擇制備半導體單層硫化鉬的生長源，控制生長參數，生長溫度為700-850℃，持續生長20分鐘，金屬納米顆粒融化蒸發，硫粉、氧化鉬在襯底上形成單層硫化鉬層，自然降溫冷卻后金屬原子在單層硫化鉬層上結晶，得到金屬納米顆粒/低維半導體異質結；

5)將步驟4)制得的金屬納米顆粒/低維半導體異質結通過微納加工技術制備成光電突觸器件；

所述的氧化物層在異質結層和基底層之間，材質為氧化硅、氧化鎵、氧化鋅、氧化銦、氧化鎘、氧化錫等中的一種或者幾種；

所述的基底層在氧化物層和底電極層之間，上與氧化物層連接；

所述的底電極與基底層連接。

2.根據權利要求1所述的基于等離激元效應的異質結光電突觸器件，其特征在于，納米顆粒為金納米顆粒或銀納米顆粒，顆粒直徑為10-100nm。

3.根據權利要求1所述的基于等離激元效應的異質結光電突觸器件，其特征在于，氧化物層采用氧化硅，厚度為200-300nm；基底層為硅片；底電極作為柵極功能使用的導電材料，材質為金、銀、銅和鋁。

4.根據權利要求3所述的基于等離激元效應的異質結光電突觸器件，其特征在于，步驟1)的金屬納米顆粒溶液濃度為2mol/L。

5.根據權利要求4所述的基于等離激元效應的異質結光電突觸器件，其特征在于，步驟3)中采用靜置蒸發20-30分鐘，或放置熱板上80℃下加熱烘烤10-20分鐘。

6.根據權利要求5所述的基于等離激元效應的異質結光電突觸器件，其特征在于，所述異質結光電突觸器件采用如下方法制備：利用光刻曝光系統或電子束曝光系統，在所述的低維半導體摻雜金屬納米顆粒異質結區域設計曝光圖形；曝光系統控制光源和電子束在掩膜版或圖形模板輔助下，在特定區域實現圖案加工曝光；經過顯影、定影過程，曝光圖形裸露；利用沉積系統，沉積導電層；最后經過去膠過程制備異質結光電突出器件。