一种二硫化钼光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种二硫化钼光电探测器及其制备方法，其中，所述二硫化钼光电探测器包括自下而上设置的金属反射层，绝缘介质层，二硫化钼层，以及彼此间隔设置在所述二硫化钼层上的源电极和漏电极，所述漏电极包括电极部和光栅部。本发明专利技术的二硫化钼光电探测器由于采用了金属发射层作为底层，并且在漏电极上集成有光栅，这样光电探测器漏电极和源电极两端会形成明显的光吸收差异，打破了漏电极和源电极两端光电流大小的对称性，增强了光电探测器的光响应。响应。响应。

【技术实现步骤摘要】
一种二硫化钼光电探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体传感器
，尤其涉及一种二硫化钼光电探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]半导体光电探测器早已被成熟应用于广泛的领域之中并成为现代工业和科学的核心器件品类之一，当前新型二维半导体材料被不断探索发掘且因其相对于传统半导体材料所独有的特殊的物理、化学性质能够满足光电探测在实际应用层面各种复杂场景中的高性能需求而逐渐成为了前沿光电探测技术研究的重点。少层二硫化钼以其带隙宽度可调、原子级厚度、以及表面光滑无悬键等特性，在电学、光学中表现出了非常优异的性能。
[0003]二维半导体材料因纳米级的超薄厚度而导致直接光吸收效率较低，与光学结构集成而改变其电学激发模式可以显著提升光耦合效率，形成性能更加全面、应用场景更加广阔的光电探测新技术。等离激元赋能是目前实现二维材料
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光学结构复合的主要研究方向之一，表面等离激元是在金属表面由自由电子和入射电磁波共振形成的一种表面电磁模式，它可以细分为两种类型：表面等离极化激元和局域表面等离激元。其中表面等离极化激元是金属表面的等离激元与入射电磁场耦合的结果，是一种在金属
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电介质界面上传播的电磁波。由于等离激元表面波的波长远小于同频率的光在自由空间的波长，等离激元模式能够产生深亚波长尺度的强光场，从而大幅提高低温探测材料，如二维材料的光吸收和光响应。
[0004]现有的光电探测器，由于源电极和漏电极形状大致相同且基本是对称设置在光电探测器上的，这样光电探测器源电极附近区域的光吸收和漏电极附近区域的光吸收之间难以形成明显的差异，导致现有光电探测器的光响应效率较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种二硫化钼光电探测器及其制备方法，旨在解决现有技术的光电探测器光响应效率低的技术问题。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种二硫化钼光电探测器，包括自下而上设置的金属反射层，绝缘介质层，二硫化钼层，以及彼此间隔设置在所述二硫化钼层上的源电极和漏电极，所述漏电极包括电极部和光栅部。
[0007]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述金属反射层、所述源电极和所述漏电极均为钛/银叠层。
[0008]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述绝缘介质层为二氧化硅层。
[0009]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述二硫化钼层为单层二硫化钼层。
[0010]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述源电极的厚度大于等于电磁波在所述源电极中趋肤深度的2倍。
[0011]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述漏电极的厚度大于等于电磁波在
所述漏电极中趋肤深度的2倍。
[0012]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述金属反射层的厚度大于等于电磁波在所述金属反射层中趋肤深度的2倍。
[0013]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述漏电极的所述光栅部一侧朝向所述源电极。
[0014]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述光栅部包括若干间隔设置的栅条，所述栅条的长度方向与所述源电极的侧边和所述电极部的侧边均垂直。
[0015]本专利技术第二方面提供了一种二硫化钼光电探测器的制备方法，包括：
[0016]提供一衬底；
[0017]在所述衬底上依次沉积金属反射层，绝缘介质层，二硫化钼层和电极层；
[0018]通过掩膜在所述电极层上制作出源电极以及漏电极的电极部和光栅部。
[0019]有益效果：本专利技术提供了一种二硫化钼光电探测器及其制备方法，其中，所述二硫化钼光电探测器包括自下而上设置的金属反射层，绝缘介质层，二硫化钼层，以及彼此间隔设置在所述二硫化钼层上的源电极和漏电极，所述漏电极包括电极部和光栅部。本专利技术的二硫化钼光电探测器由于采用了金属发射层作为底层，并且在漏电极上集成有光栅，这样光电探测器漏电极和源电极两端会形成明显的光吸收差异，打破了两端光电流大小的对称性，增强了光电探测器的光响应。
附图说明
[0020]图1是本专利技术一种二硫化钼光电探测器的结构示意图。
[0021]图2是本专利技术一种二硫化钼光电探测器的制备方法的流程框图；
[0022]图3是一般耦合光栅非对称集成的二硫化钼光电器件(对照组)的结构示意图。
[0023]图4是激光光斑照射在本专利技术二硫化钼光电探测器源极附近区域(图1中A)和光栅附近区域(图1中B)两个位置获得的光吸收率示意图。
[0024]图5是泛光照射下图1和图3的两种器件的响应光谱。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于专利技术保护的范围。
[0026]参见图1，本专利技术第一方面提供了一种二硫化钼光电探测器，包括自下而上设置的金属反射层10，绝缘介质层20，二硫化钼层30，以及彼此间隔设置在所述二硫化钼层20上的源电极40和漏电极50，所述漏电极50包括电极部60和光栅部70。
[0027]本专利技术的目的在于提出了一种实现自驱动宽谱光响应增强的基于超材料光学天线非对称集成的二硫化钼光电探测器及设计方法，突破经典的金属
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二硫化钼
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金属光电探测器件在泛光照射下没有净的自驱动光响应，以及二硫化钼光吸收率低的瓶颈问题。
[0028]具体来说，本专利技术集成有光栅的漏电极、二硫化钼层和金属反射层形成超材料光学天线，本专利技术将超材料光学天线于一端电极集成，利用等离激元模式的共振在该电极与
二硫化钼接触的结区形成局域强光场，显著提高结区的光吸收效率；同时利用底面金属对于无超材料光学天线集成的另一端电极与与二硫化钼接触的结区的光吸收的抑制，打破两端电极
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二硫化钼结区的方向相反的光电流的大小的对称性，实现显著的净值自驱动光响应增强，另外，通过设计超材料光学天线使局域光场的极化方向平行于二硫化钼二维平面，从而增强局域光场与二硫化钼的相互作用，再通过临界耦合调控，实现宽谱光响应增强。
[0029]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述金属反射层、所述源电极和所述漏电极均为钛/银叠层。在本实施例中，钛/银是高导电性的金属，本专利技术中的金属反射层、源电极和漏电极采用钛/银叠层，具有极好的导电性和电磁兼容性。
[0030]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述绝缘介质层为二氧化硅层。在本实施例中，所述绝缘介质层是一层工作波段透明的介质，包括但不限于二氧化硅，其厚度根据实际器件性能需求进行选择。
[0031]在本专利技术第一方面一种可选的实施方式中，所述二硫化钼层为单层二硫化钼层。在本实施例中，二硫化钼作为最具代表性的新兴二维层状材料之一，其层与层间靠较弱的范德华力相结合，因而可以被剥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二硫化钼光电探测器，其特征在于，包括自下而上设置的金属反射层，绝缘介质层，二硫化钼层，以及彼此间隔设置在所述二硫化钼层上的源电极和漏电极，所述漏电极包括电极部和光栅部。2.根据权利要求1所述的二硫化钼光电探测器，其特征在于，所述金属反射层、所述源电极和所述漏电极均为钛/银叠层。3.根据权利要求1所述的二硫化钼光电探测器，其特征在于，所述绝缘介质层为二氧化硅层。4.根据权利要求1所述的二硫化钼光电探测器，其特征在于，所述二硫化钼层为单层二硫化钼层。5.根据权利要求1所述的二硫化钼光电探测器，其特征在于，所述源电极的厚度大于等于电磁波在所述源电极中趋肤深度的2倍。6.根据权利要求1所述的二硫化钼光电探测器，其特征在于，所述漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩文，夏国强，
申请(专利权)人：深圳网联光仪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：