基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器以及制备方法技术

本申请公开了基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器以及制备方法，其中，制备方法包括以下步骤：在重掺的SiC基底的正面加工得到轻掺的SiC衬底；对SiC衬底表面选择性刻蚀；利用磁控溅射工艺在SiC衬底表面沉积出SiN

【技术实现步骤摘要】
基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器以及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体异质结光电器件
，特别涉及一种基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器的制备方法。

技术介绍

[0002]在当前技术背景下，在带隙、灵敏度和响应速度之间进行取舍抉择成为研究者在设计光电探测器时必须考虑的问题。光电探测器作为一种将系统中光信号转化为电信号的器件，其多用途性和可用性取决于器件对于较弱光强的探测度、器件的运行速度以及器件能感知光谱的范围。
[0003]如何提升SiC光电探测器在紫外波段的探测性能是当前需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述问题，提出了基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器以及制备方法。
[0005]本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)提供重掺的SiC基底，清洗后放入MOCVD反应腔室中，在重掺的SiC基底的正面进行外延，得到轻掺的SiC衬底；
[0008](2)对SiC衬底表面选择性刻蚀，使原本连结的SiC衬底以单独器件为单位分立开来；
[0009](3)利用光刻的方法将设定图案刻在SiC衬底上，而后将SiC基底和SiC衬底置于射频磁控反应腔室中，利用磁控溅射工艺在SiC衬底表面沉积出SiN
x
薄膜；
[0010](4)通过刻蚀技术去除SiC基底背面的SiN
x
薄膜，在SiC基底的背面蒸镀出漏电极；
[0011](5)使用机械剥离法获得ReS2薄膜，并使用聚乙烯醇干法转移法将其转移到SiN
x
薄膜和SiC衬底表面，使ReS2薄膜同时与SiN
x
薄膜和SiC衬底形成紧密接触，获得ReS2/SiC垂直异质结构；
[0012](6)使用光刻机和电子束在ReS2/SiC垂直异质结构的表面蒸镀出源电极。
[0013]二维材料ReS2具有优异的P型半导体材料特性，其具有很强的光响应，能够很快地实现光开关中“开”与“关”的转换，这会提高器件的响应速度；二维材料ReS2具有很高的灵敏度，对低亮度的光也能实现很好的响应，这会提高器件的光强感应范围；二维材料ReS2具有低对称性结构，会使得不同方向上的偏振光吸收不同。
[0014]本申请使用轻掺的SiC衬底，有效地消除了界面的悬挂，提升了界面性能；二维材料ReS2与SiC之间接触形成了范德华界面，有着良好的界面质量；二维材料ReS2有着较高的载流子迁移率，同时具备偏振特性，使得本专利技术制备的晶体管能够在紫外波段取得良好的探测效果，大幅度提升了此类光电探测器的性能和应用前景。
[0015]实际运用时，步骤(2)中可以通过紫外光刻机和ICP刻蚀机对SiC衬底进行刻蚀。
[0016]于本专利技术其中一实施例中，步骤(1)中重掺的SiC基底的厚度为300
‑
500nm，掺杂浓度为1
×
10
17
‑1×
10
22
cm
‑3；轻掺的SiC衬底的厚度为20
‑
50nm，掺杂浓度为1
×
10
13
‑1×
10
16
cm
‑3。
[0017]于本专利技术其中一实施例中，所述SiC基底的掺杂成分和所述SiC衬底的掺杂成分相同，所述SiC衬底的掺杂成分为C、Al或N。
[0018]于本专利技术其中一实施例中，所述SiC衬底的掺杂成分为N。
[0019]本申请利用P型二维材料ReS2与SiC衬底接触形成P
‑
N结，引入少子导电，避免了SiC器件在高击穿电压下导通电阻高的问题。
[0020]于本专利技术其中一实施例中，所述漏电级为Ti、Al、Au、Ni中的任意一种金属层或至少两种叠层金属层，当漏电级具有Ti金属层时，Ti金属层的厚度为5
‑
20nm，当漏电级具有Al金属层时，Al金属层的厚度为20
‑
40nm，当漏电级具有Au金属层时，Au金属层的厚度为50
‑
80nm，当漏电级具有Ni金属层时，Ni金属层的厚度为10
‑
30nm。
[0021]于本专利技术其中一实施例中，所述源电级为Ti、Au、Ni中的任意一种金属层或至少两种叠层金属层，当漏电级具有Ti金属层时，Ti金属层的厚度为5
‑
20nm，当漏电级具有Au金属层时，Au金属层的厚度为50
‑
100nm，当漏电级具有Ni金属层时，Ni金属层的厚度为10
‑
20nm。
[0022]于本专利技术其中一实施例中，所述步骤(5)的具体操作方式为：
[0023]步骤5.1，用胶带将ReS2进行剥离，获得设定厚度的ReS2薄膜；
[0024]步骤5.2，在聚甲基丙烯酸甲酯透明薄膜上涂覆聚乙烯醇水溶液，烘干后得到聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯醇复合薄膜；
[0025]步骤5.3，将制备好的聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯醇复合薄膜的覆盖到胶带上，使聚乙烯醇直接与ReS2薄膜接触，然后加热使聚乙烯醇直接与ReS2薄膜结合；
[0026]步骤5.4，将聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙烯醇复合薄膜连同ReS2薄膜从胶带上撕下，定向覆盖到SiNx薄膜和SiC衬底表面，使ReS2薄膜与SiN
x
薄膜和SiC衬底接触；
[0027]步骤5.5，移除聚甲基丙烯酸甲酯透明薄膜，在去离子水中加热溶解聚乙烯醇，获得ReS2/SiC垂直异质结构。
[0028]本申请ReS2薄膜获取方法简单，操作难度低，便于搭结在器件上，易于与SiC衬底形成范德华异质结构。
[0029]于本专利技术其中一实施例中，所述步骤5.1中，设定厚度为10
‑
100nm。
[0030]于本专利技术其中一实施例中，所述步骤5.2中，烘干温度为60
‑
80℃，烘干时间为5
‑
7min。
[0031]于本专利技术其中一实施例中，所述步骤5.3中，加热温度为80
‑
95℃，加热时间为5
‑
10min。
[0032]于本专利技术其中一实施例中，所述步骤5.5中，去离子水的温度为50
‑
70℃，加热时间20min～40min。
[0033]于本专利技术其中一实施例中，所述步骤1中，MOCVD反应腔室的生长温度为900℃
‑
1200℃。
[0034]本申请还公开了一种基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器，包括：
[0035]重掺的SiC基底，具有正面和背面；
[0036]漏电极，设置在SiC基底的背面；
[0037]轻掺的SiC衬底，设置在SiC基底的正面；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)提供重掺的SiC基底，清洗后放入MOCVD反应腔室中，在重掺的SiC基底的正面进行外延，得到轻掺的SiC衬底；(2)对SiC衬底表面选择性刻蚀，使原本连结的SiC衬底以单独器件为单位分立开来；(3)利用光刻的方法将设定图案刻在SiC衬底上，而后将SiC基底和SiC衬底置于射频磁控反应腔室中，利用磁控溅射工艺在SiC衬底表面沉积出SiN
x
薄膜；(4)通过刻蚀技术去除SiC基底背面的SiN
x
薄膜，在SiC基底的背面蒸镀出漏电极；(5)使用机械剥离法获得ReS2薄膜，并使用聚乙烯醇干法转移法将其转移到SiN
x
薄膜和SiC衬底表面，使ReS2薄膜同时与SiN
x
薄膜和SiC衬底形成紧密接触，获得ReS2/SiC垂直异质结构；(6)使用光刻机和电子束在ReS2/SiC垂直异质结构的表面蒸镀出源电极。2.如权利要求1所述的基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中重掺的SiC基底的厚度为300
‑
500nm，掺杂浓度为1
×
10
17
‑1×
10
22
cm
‑3；轻掺的SiC衬底的厚度为20
‑
50nm，掺杂浓度为1
×
10
13
‑1×
10
16
cm
‑3。3.如权利要求2所述的基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，所述SiC基底的掺杂成分和所述SiC衬底的掺杂成分相同，所述SiC衬底的掺杂成分为C、Al或N。4.如权利要求3所述的基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，所述SiC衬底的掺杂成分为N。5.如权利要求1所述的基于SIC衬底的ReS2紫外波段偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)的具体操作方式为：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李京波，桑宇恒，高伟，
申请(专利权)人：浙江芯科半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：