【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及红外探测器，尤其涉及一种基于bi2te3的双i型异质结红外探测器及其制作方法。
技术介绍
1、红外探测器在军事国防、成像、光通信等多个领域应用广泛。低维范德华耳斯半导体（vdws），如过渡金属二硫族化合物，黑磷，石墨烯等，由于其独特的性质，包括原子尺度尺寸，强光物质相互作用和层依赖的能带结构，在下一代电子和光电子器件中展现出巨大的发展潜力。在过去的几十年里，基于这些材料的光电探测器已经实现了高响应性，宽探测范围，高检出率等高性能。而且将不同低维vdws材料组成vdws异质结则可以整合单材料的优势，进一步提升红外探测器的性能。
2、不同于传统的化学键异质结构，vdws异质结的界面没有悬垂键，这使其可以实现不同能带排列而不考虑晶格是否适配。到目前为止，已经报道了各种基于二维半导体的vdws异质结，如mote2/mos2，gate/mos2，gate/inse，bp/mos2和mos2/wse2等，而这些结构均为典型的ii型带对准，在两种半导体之间形成交错间隙，并在界面处留下一个双边耗尽区，然而这通常使得大多数载流子在界面上发生一定程度的隧穿重组，限制了光电转换效率。此外，由于电子和空穴都需要穿越界面，则会不可避免的产生界面捕获效应，显著降低了器件的响应速度。为了解决这些问题，提出了i型能带对准异质结构，在界面处形成单侧耗尽区，只有一种光生载流子穿过异质界面，并在积累区与相反位置的载流子快速重组。这样，光生电子-空穴对的层间复合和界面捕获效应都将被抑制，从而提高器件效率和响应速度。
1、鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于bi2te3的双i型异质结红外探测器及其制作方法。
2、本专利技术的一个方面，提供了一种基于bi2te3的双i型异质结红外探测器，包括衬底、mose2材料层、bi2te3材料层、ws2材料层、源电极以及漏电极；
3、mose2材料层设置在所述衬底表面；
4、bi2te3材料层设置在所述衬底表面且所述bi2te3材料层的一端与所述mose2材料层的表面接触，与所述mose2材料层形成i型异质结；
5、ws2材料层设置在所述衬底表面且所述ws2材料层的一端与所述bi2te3材料层的表面接触，与所述bi2te3材料层形成i型异质结；
6、源电极设置在所述衬底表面且与mose2材料层相接触，漏电极设置在所述衬底表面且与ws2材料层相接触，bi2te3材料层不与源电极、漏电极接触。
7、其中，所述bi2te3材料层的厚度大于mose2材料层的厚度，mose2材料层的厚度大于ws2材料层的厚度。
8、其中，mose2材料层的厚度为25 nm ~35 nm、bi2te3材料层的厚度为45 nm ~55 nm、ws2材料层的厚度为15 nm ~25 nm。
9、其中，所述i型异质结的结面积为150~200μm2。
10、其中，所述衬底为sio2/si衬底。
11、本专利技术的另一个方面，还提供了一种如上所述的基于bi2te3的双i型异质结红外探测器的制作方法，所述方法包括：
12、制作衬底；
13、在所述衬底表面形成mose2材料层；
14、在所述衬底表面形成bi2te3材料层，bi2te3材料层的一端与所述mose2材料层的表面接触，与所述mose2材料层形成i型异质结；
15、在所述衬底表面形成ws2材料层，ws2材料层的一端与所述bi2te3材料层的表面接触，与所述bi2te3材料层形成i型异质结；
16、在所述衬底表面形成源电极和漏电极， 所述源电极与mose2材料层相接触， 所述漏电极与ws2材料层相接触。
17、其中，所述制作衬底包括：
18、将p型sio2/si材料切割成预设大小的矩形衬底；
19、将切割成的衬底依次放入丙酮溶液和异丙醇溶液中分别超声清洗预设时长；
20、对经过超声清洗的衬底使用去离子水冲洗；
21、将冲洗后的衬底进行干燥处理。
22、其中，在所述衬底表面形成mose2材料层包括：
23、通过机械剥离法获得不同厚度的mose2材料层，利用pdms将mose2材料层转移到衬底表面；
24、进一步地，在所述衬底表面形成bi2te3材料层，bi2te3材料层的一端与所述mose2材料层的表面接触，与所述mose2材料层形成i型异质结，包括；
25、通过机械剥离法获得不同厚度的bi2te3材料层，利用pdms将bi2te3材料层转移到衬底表面，并将bi2te3材料层的一端堆叠在mose2材料层上，与所述mose2材料层形成i型异质结；
26、进一步地，在所述衬底表面形成ws2材料层，ws2材料层的一端与所述bi2te3材料层的表面接触，与所述bi2te3材料层形成i型异质结，包括：
27、通过机械剥离法获得不同厚度的ws2材料层，利用pdms将ws2材料层转移到衬底表面，并将ws2材料层的一端堆叠在bi2te3材料层不与mose2材料层接触的一侧，与所述bi2te3材料层形成i型异质结。
28、其中，在所述衬底表面形成源电极和漏电极包括：
29、通过电子束曝光技术和显影， 在形成有mose2材料层、bi2te3材料层和ws2材料层的衬底上制成电极图案掩膜，利用电子束蒸镀机依次蒸镀厚度为15nm的cr层和厚度为45nm的au层，然后使用丙酮进行泡洗， 除去光刻胶及电极区域外的金属层， 之后用去离子水清洗并用氮气枪吹干，得到源电极和漏电极。
30、本专利技术实施例提供的基于bi2te3的双i型异质结红外探测器及其制作方法，通过在衬底上依次堆叠mose2、bi2te3、ws2材料层构建mose2-bi2te3-ws2双i型异质结，充分发挥bi2te3快速载流子输运和i型能带对准的界面效应及光生电子-空穴对复合效率低的优势，解决传统基于二维材料的红外探测器光电转换效率低和响应速度慢的问题，从而提高了器件的光电转换效率和响应速度。
31、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
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1.一种基于Bi2Te3的双i型异质结红外探测器，其特征在于，包括衬底、MoSe2材料层、Bi2Te3材料层、WS2材料层、源电极以及漏电极；
2.根据权利要求1所述的基于Bi2Te3的双i型异质结红外探测器，其特征在于，所述Bi2Te3材料层的厚度大于MoSe2材料层的厚度，MoSe2材料层的厚度大于WS2材料层的厚度。
3.根据权利要求1所述的基于Bi2Te3的双i型异质结红外探测器，其特征在于， MoSe2材料层的厚度为25 nm ~35 nm、Bi2Te3材料层的厚度为45 nm ~55 nm、WS2材料层的厚度为15nm ~25 nm。
4.根据权利要求1所述的基于Bi2Te3的双i型异质结红外探测器，其特征在于，所述i型异质结的结面积为150~200 μm2。
5.根据权利要求1所述的基于Bi2Te3的双i型异质结红外探测器，其特征在于，所述衬底为SiO2/Si衬底。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的基于Bi2Te3的双i型异质结红外探测器的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
7.根据权利要
8.根据权利要求6所述的基于Bi2Te3的双i型异质结红外探测器的制作方法，其特征在于，在所述衬底表面形成MoSe2材料层包括：
9.根据权利要求8所述的基于Bi2Te3的双i型异质结红外探测器的制作方法，其特征在于，在所述衬底表面形成源电极和漏电极包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于bi2te3的双i型异质结红外探测器，其特征在于，包括衬底、mose2材料层、bi2te3材料层、ws2材料层、源电极以及漏电极；
2.根据权利要求1所述的基于bi2te3的双i型异质结红外探测器，其特征在于，所述bi2te3材料层的厚度大于mose2材料层的厚度，mose2材料层的厚度大于ws2材料层的厚度。
3.根据权利要求1所述的基于bi2te3的双i型异质结红外探测器，其特征在于， mose2材料层的厚度为25 nm ~35 nm、bi2te3材料层的厚度为45 nm ~55 nm、ws2材料层的厚度为15nm ~25 nm。
4.根据权利要求1所述的基于bi2te3的双i型异质结红外探测器，其特征在于，所述i型异质结的...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝连庆，肖惠锦，鹿利单，陈伟强，董明利，何彦霖，
申请(专利权)人：广州市南沙区北科光子感知技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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