[發(fā)明專利]基于二維材料的異質(zhì)結(jié)器件及包含其的光電探測器和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210023364.6
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114373825A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱瑞;朱健;郝成龍;譚鳳澤
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳邁塔蘭斯科技有限公司
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/18;H01L31/0352;H01L31/0232;B82Y20/00
• 代理公司: 深圳市深佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44285
• 代理人: 夏歡

本申請?zhí)峁┝艘环N基于二維材料的異質(zhì)結(jié)器件和包含其的光電探測器及方法，屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。該基于二維材料的異質(zhì)結(jié)器件，包括納米結(jié)構(gòu)層和二維材料層；其中，所述納米結(jié)構(gòu)層包括多個陣列排布的納米結(jié)構(gòu)，所述納米結(jié)構(gòu)為金屬；所述二維材料層包括至少一層各向異性二維材料；所述納米結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述至少一層各向異性二維材料的一側(cè)，使所述納米結(jié)構(gòu)層與所述二維材料層形成異質(zhì)結(jié)。通過本申請實施例提供的基于二維材料的異質(zhì)結(jié)器件，通過各向異性二維材料和金屬納米結(jié)構(gòu)形成異質(zhì)結(jié)提高了該異質(zhì)結(jié)的響應(yīng)度和偏振敏感度，縮短了該異質(zhì)結(jié)器件的響應(yīng)時間，從而提高了包含該異質(zhì)結(jié)器件的光電探測器的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于二維材料的異質(zhì)結(jié)器件及包含其的光電探測器和方法。

背景技術(shù)

二維(2D，Two Dimensional)材料是指由單層原子、少數(shù)層原子或分子層組成的材料，層內(nèi)由較強的共價鍵或離子鍵連接，層間由范德華力連接。二維材料在一個維度的尺寸遠(yuǎn)小于光波長，使其具有卓越的光電特性，例如暗電流及噪聲低等。

由于二維材料具有卓越的光電特性，相關(guān)技術(shù)中采用二維材料代替三維的薄膜半導(dǎo)體以提高光電光電探測器的性能。

在實現(xiàn)本申請的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)中至少存在如下問題：

雖然與三維薄膜半導(dǎo)體相比二維材料的光電性能卓越，但是二維材料的厚度僅為原子層厚度，這導(dǎo)致二維材料的透光率很高，造成二維材料的光吸收率不如薄膜半導(dǎo)體。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)中二維材料光吸收率不足的技術(shù)問題，本申請實施例提供了一種基于二維材料的異質(zhì)結(jié)器件及包含其的光電探測器和方法。

第一方面，本申請實施例提供了一種基于二維材料的異質(zhì)結(jié)器件，包括納米結(jié)構(gòu)層和二維材料層；

其中，所述納米結(jié)構(gòu)層包括多個陣列排布的納米結(jié)構(gòu)，所述納米結(jié)構(gòu)為金屬；

所述二維材料層包括至少一層各向異性二維材料；

所述納米結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述至少一層各向異性二維材料的一側(cè)，使所述納米結(jié)構(gòu)層與所述二維材料層形成異質(zhì)結(jié)。

可選地，所述納米結(jié)構(gòu)層的填充率小于1；

其中，所述填充率為所述納米結(jié)構(gòu)層和所述二維材料層的重疊面積與所述二維材料層面積的比值。

可選地，所述納米結(jié)構(gòu)為貴金屬材料。

可選地，所述納米結(jié)構(gòu)層中納米結(jié)構(gòu)的形狀包括中心對稱圖形或軸對稱圖形。

可選地，所述納米結(jié)構(gòu)的形狀包括矩形、圓形、環(huán)形或十字形中的一種或多種。

可選地，所述納米結(jié)構(gòu)的周期大于或等于100nm，且小于或等于500nm。

可選地，所述納米結(jié)構(gòu)的高度大于或等于5nm，且小于或等于30nm。

可選地，所述二維材料層的材料包括黑磷、硫化錫、二砷化鍺、二硒化鈀、硒化鍺或硫化錸中的一種或多種。

可選地，所述二維材料層包括多種各向異性二維材料堆疊形成的異質(zhì)結(jié)。

第二方面，本申請實施例還提供了一種光電探測器，包括襯底、電極和如上述任一實施例提供的基于二維材料的異質(zhì)結(jié)器件；

其中，所述異質(zhì)結(jié)器件和所述電極設(shè)置在所述襯底表面；

所述電極和所述異質(zhì)結(jié)器件的二維材料層的兩端電連接，并且，所述電極與所述異質(zhì)結(jié)器件的納米結(jié)構(gòu)層不接觸。

可選地，所述納米結(jié)構(gòu)層的填充率小于1。

可選地，所述納米結(jié)構(gòu)層中納米結(jié)構(gòu)的材料為金。