[發明專利]硒化鎢基范德華異質結的紅外光電探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 202110863515.4
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113594276A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 張栩朝;曲英杰
• 申請（專利權）人: 蘇州元燁微電子科技有限公司
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/101;H01L31/18
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了硒化鎢基范德華異質結的紅外光電探測器及其制備方法，包括Si襯底、SiO₂襯底、二維WSe₂/TMDCs異質結器件、兩個Au電極和導線，SiO₂襯底設置于Si襯底的頂端，二維WSe₂/TMDCs異質結器件設置于SiO₂襯底的頂端，兩個Au電極分別設置于二維WSe₂/TMDCs異質結器件，兩個導線分別于兩個Au電極相連接，二維WSe₂/TMDCs異質結器件為U型結構，導線為導電材料，導線用于傳輸Au電極的電信號。本發明利用二維WSe₂/TMDCs異質結器件的設置，通過多組數據的測量，得到二維WSe₂/TMDCs異質結器件，使得二維WSe₂/TMDCs異質結器件可在近紅外波段實現光電響應，同時該器件成本低、體積小且功耗低。

技術領域

本發明涉及紅外光電探測領域，特別涉及硒化鎢基范德華異質結的紅外光電探測器及其制備方法。

背景技術

近紅外波段的光電探測器在工業安防激光探測領域具有重要應用，越來越多的受到人們的重視，實現器件低成本、小型化、低功耗具有重要意義，超薄二維原子晶體因具有優異的光學和電學特性，在光電器件方面表現出極大的潛力，相關研究在最近幾年呈現出爆發性增長，相比于傳統的半導體材料近紅外光電探測器，二維材料僅有一層原子的厚度，可以使器件尺寸做到更小，其柔軟易拉伸的特性可用于柔性電子器件和可穿戴設備領域，然而現在二維材料制作的紅外光電探測器只是通過單一二維材料制成，單一材料因自身的本征帶隙限制，對光的響應多截止于可見光波段，無法實現在近紅外波段的光電響應。

發明內容

本發明的目的在于提供硒化鎢基范德華異質結的紅外光電探測器及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：硒化鎢基范德華異質結的紅外光電探測器，包括Si襯底、SiO₂襯底、二維WSe₂/TMDCs異質結器件、兩個Au電極和導線，所述SiO₂襯底設置于Si襯底的頂端，所述二維WSe₂/TMDCs異質結器件設置于SiO₂襯底的頂端，兩個所述Au電極分別設置于二維WSe₂/TMDCs異質結器件，兩個所述導線分別于兩個Au電極相連接。

優選的，所述二維WSe₂/TMDCs異質結器件為U型結構。

優選的，所述導線為導電材料。

優選的，所述導線用于傳輸Au電極的電信號。

本發明還提供了硒化鎢基范德華異質結的紅外光電探測器的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：分析現有的TMDC材料的能帶結構、電學特性和光響應特性，通過計算研究二維WSe₂/TMDCs異質結構建過程中的堆疊方式和垂直應力對器件性能的影響，TMDCs代表過渡金屬硫化物，是一類具有相似結構的二維半導體材料；

步驟二：利用機械剝離的方式獲取不同厚度的TMDCs材料；

步驟三：將不同厚度的TMDCs材料轉移至SiO₂襯底上；

步驟四：將WSe₂樣品與SiO₂襯底上的TMDCs材料接觸，制作出異質結；

步驟五：用EBL光刻定義電極圖案，蒸發金屬電極，制作出二維WSe₂/TMDCs異質結器件；

步驟六：對制作出的二維WSe₂/TMDCs異質結器件的進行測試：

優選的，所述步驟一中，計算的原理包括密度泛函理論分析和第一性原理。