一种基于异质结结构的高性能光电探测器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于异质结结构的高性能光电探测器的制备方法，属于光电材料与器件技术领域，目的在于提供一种基于异质结结构的高性能光电探测器的制备方法，解决现有现有单层材料因低光吸收和弱电流承载能力限制了其在光电领域应用的问题。其基于WSe2和多层直接带隙In2Se3组成的异质结探测器可以实现良好的光电性能，同时也可以在没有外加偏压的条件下工作。本发明专利技术适用于基于异质结结构的高性能光电探测器的制备方法。光电探测器的制备方法。光电探测器的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于异质结结构的高性能光电探测器的制备方法


[0001]本专利技术属于光电材料与器件
，具体涉及一种基于异质结结构的高性能光电探测器的制备方法。

技术介绍

[0002]光电探测器已经广泛应用于光通信、生物成像、环境监测和化学传感等众多领域。目前光电探测技术主要依赖于传统的无机半导体，如GaN、InGaAs、HgCdTe等，但是这些传统的半导体材料一般都会涉及复杂的生长和制造过程，同时在实际应用中为了获得较高的性能也需要比较苛刻的条件，如需要制冷。这些因素为光电探测器的进一步发展带来了巨大的挑战和瓶颈。
[0003]近十年来，二维材料(Two
‑
dimensional materials)因其优异的电学和光学性能在世界范围内引起了广泛的研究兴趣，已经成为了制备光电探测器最具竞争力的材料之一。在这些二维材料中，过渡金属二卤族化合物(Transition metal dichalcogenides，TMDs)已经被广泛研究。然而，大多数TMDs半导体只是单层的直接带隙半导体，大多数情况下是间接带隙半导体；同时，单层材料的低光吸收和弱电流承载能力限制了其在光电领域的应用。
[0004]本专利技术基于WSe2和多层直接带隙In2Se3组成的异质结探测器，探测器可以实现良好的光电性能，同时也可以在没有外加偏压的条件下工作。因此本专利技术的目的为：实现一种基于异质结结构的高性能光电探测器。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：提供一种基于异质结结构的高性能光电探测器的制备方法，基于WSe2和多层直接带隙In2Se3组成的异质结探测器可以实现良好的光电性能，同时也可以在没有外加偏压的条件下工作，有效解决了现有单层材料因低光吸收和弱电流承载能力限制了其在光电领域应用的问题。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种基于异质结结构的高性能光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将SiO2/Si衬底进行标准的清洗，再对其进行干燥处理；
[0009]S2、将p
‑
type
‑
WSe2二维晶体材料用胶带进行反复机械剥离，得到WSe2b薄片；
[0010]S3、将WSe2转移到PDMS衬底上，在光学显微镜下寻找到目标WSe2；
[0011]S4、将目标WSe2转移到洁净的SiO2/Si衬底上；
[0012]S5、将n
‑
type
‑
α
‑
In2Se3晶体二维材料用胶带进行反复机械剥离，得到合适厚度的α
‑
In2Se3薄片；
[0013]S6、将α
‑
In2Se3转移到PDMS衬底上，在光学显微镜下寻找到目标α
‑
In2Se3；
[0014]S7、将目标α
‑
In2Se3转移到SiO2/Si衬底上的WSe2上组成WSe2/α
‑
In2Se3异质结；
[0015]S8、将SiO2/Si衬底上的WSe2/α
‑
In2Se3异质结进行快速退火处理，退火温度为120
℃，退火时间为3分钟；
[0016]S9、将退火处理后的WSe2/α
‑
In2Se3异质结进行紫外光刻；
[0017]S10、将紫外光刻后的WSe2/α
‑
In2Se3异质结进行电子束蒸镀沉积Cr/Au金属；
[0018]S11、将沉积金属后的WSe2/α
‑
In2Se3进行lift
‑
off处理去除多余的金属电极，得到WSe2/α
‑
In2Se3异质结光电探测器。
[0019]在上述方案中，SiO2/Si衬底中SiO2厚度为285nm。
[0020]在上述方案中，所述步骤S10中，电子束蒸镀沉积Cr/Au金属时，Cr厚度为10nm，Au厚度为60nm。
[0021]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0022]1、本专利技术中，WSe2/α
‑
In2Se3异质结光电探测器由SiO2/Si衬底、n
‑
type
‑
α
‑
In2Se3、p
‑
type
‑
WSe2和形成于异质结两端的Cr/Au电极组成；n
‑
type
‑
α
‑
In2Se3是在多层厚度下是直接带隙半导体结构，具有较好的吸光效果和电传输特性；同时n
‑
type
‑
α
‑
In2Se3可以与p
‑
type
‑
WSe2形成typeⅡ型的能带对齐方式，有利于光生载流子电子
‑
空穴的快速分离；n
‑
type
‑
α
‑
In2Se3和p
‑
type
‑
WSe2形成的p
‑
n结，可以使探测器在没有外加电压的条件下更好的工作，使探测器具有较好的光电性能。
附图说明
[0023]图1为本专利技术WSe2/α
‑
In2Se3异质结光电探测器的光学图；
[0024]图2为本专利技术WSe2/α
‑
In2Se3异质结光电探测器的能带图；
[0025]图3为本专利技术WSe2/α
‑
In2Se3异质结光电探测器的光响应图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0027]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通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，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]应注意到：标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0029]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于异质结结构的高性能光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将SiO2/Si衬底进行标准的清洗，再对其进行干燥处理；S2、将p
‑
type
‑
WSe2二维晶体材料用胶带进行反复机械剥离，得到WSe2薄片；S3、将WSe2转移到PDMS衬底上，在光学显微镜下寻找到目标WSe2；S4、将目标WSe2转移到洁净的SiO2/Si衬底上；S5、将n
‑
type
‑
α
‑
In2Se3晶体二维材料用胶带进行反复机械剥离，得到α
‑
In2Se3薄片；S6、将α
‑
In2Se3转移到PDMS衬底上，在光学显微镜下寻找到目标α
‑
In2Se3；S7、将目标α
‑
In2Se3转移到SiO2/Si衬底上的WSe2上组成WSe2/α
‑
In2S...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫江，邹吉华，任翱博，沈凯，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：