[實用新型]一種非對稱性誘導室溫高靈敏光電探測器

有效

• 申請號: 202220673229.1
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN217158200U
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 劉昌龍;張拾;施超凡;章鄭揚;楊程森;李冠海;陳效雙
• 申請（專利權）人: 國科大杭州高等研究院
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0232;H01L31/0352;H01L31/032;H01L31/10;H01L31/18
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 鄧世鳳

本實用新型提供的一種非對稱性誘導室溫高靈敏光電探測器，在覆蓋氧化硅的硅襯底上轉移硫化鎢材料，在硫化鎢材料一端上面轉移石墨烯材料實現覆蓋接觸，在覆蓋有石墨烯的硫化鎢材料一端上面制備接觸電極，充當器件一端的接觸電極及引線電極；硫化鎢材料另一端上面直接制備金屬電極或者金屬光柵，充當器件另一端的接觸電極及引線電極。本實用新型提供了一種非對稱性誘導室溫高靈敏光電探測器，解決常規金屬WS₂金屬器件在均勻全光照射下沒有凈光響應的問題，同時保留了WS₂材料原有的光電特性，使得在室溫下高靈敏且多功能性的光電探測具有推廣使用價值。

技術領域

本實用新型涉及光電探測器件技術領域，尤其是一種非對稱性誘導室溫高靈敏光電探測器。

背景技術

二維層狀納米片在構建高性能的光電探測器的應用中吸引了廣泛的研究興趣。二維(2D)層狀材料可用于構造范德華(vdW)光電探測器，而不會出現晶格失配問題。2D層狀材料具有自然鈍化的表面，可以避免產生漏電流，并且由于不存在表面懸鍵，可以合理地堆垛不同的2D材料以形成vdW異質結。此外，不同2D材料的層可調能帶結構非常適合于工程化新型光電探測器。但是，大多數2D光電探測器都以光電導或光伏模式工作。在光電導結構中，光電探測器對光學增益具有高響應率，但是受到大暗電流或慢響應速度的困擾。盡管結的形成將有效地抑制暗電流，但是耗盡區限制了光電流。在光伏光電探測器中，由于難以調控2D材料的摻雜，因此材料光電性能受到限制。

近幾年，以WSe₂和MoS₂為代表的低維材料從理論和實驗上在納米光電子領域獲得了廣泛研究并取得重要進展，WS₂作為過渡金屬硫族化物的典型代表，擁有良好的延展性和優良的遷移率，具有較低的截止電流以及較高的開關比。當WS₂晶體薄膜材料層數從多層變為單層時，帶隙由間接帶隙變為直接帶隙，因而引起了研究者的廣泛關注。在光電探測器領域，二硫化鎢(WS₂)表現出出色的光學和電子特性，使其成為一種在光電應用領域有吸引力的光敏材料。常規的WS₂光電探測器件主要采用金屬WS₂金屬的結構，器件的光響應主要來源于WS₂與金屬電極交界處的肖特基結。當入射光局域地照射在WS₂與金屬電極的交界處時會誘導出宏觀的光電流。但是，這種器件主要的問題是在均勻的全光照射下WS₂與兩端金屬的接觸結產生大小相近、方向相反的光電流，兩者互相抵消，器件對外沒有凈的光響應導致WS₂的響應率低，只有微弱幾mA/W，阻礙了其在高性能光電探測器中的應用。

因此，如何解決常規金屬WS₂金屬器件在均勻全光照射下沒有凈光響應的問題及保留了WS₂材料原有的光電特性，為實現室溫下高靈敏且多功能性的光電探測，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型的第一個目的在于，提供一種提高探測器的響應率的一種場操控可調的光電靈敏性探測器件。

為此，本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現：

一種非對稱性誘導室溫高靈敏光電探測器，其特征在于：在覆蓋氧化硅的硅襯底上轉移硫化鎢材料，在硫化鎢材料一端上面轉移石墨烯材料實現覆蓋接觸，在覆蓋有石墨烯的硫化鎢材料一端上面制備接觸電極，充當器件一端的接觸電極及引線電極；硫化鎢材料另一端上面直接制備金屬電極或者金屬光柵，充當器件另一端的接觸電極及引線電極。

在采用上述技術方案的同時，本實用新型還可以采用或者組合采用如下技術方案：

作為本實用新型的優選技術方案：所述的覆蓋氧化硅的硅襯底的厚度為0.5～1mm；

所述的硫化鎢材料的光敏溝道的長度為6～10μm，厚度為10～20nm；

所述的石墨烯材料長度為3～5μm，厚度為2～3nm；