【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电探测设备领域，具体为一种自驱动光电探测器。
技术介绍
1、自2004年石墨烯的分离开创了二维材料研究的新纪元，这类材料在电子与光电子
的应用探索已经取得了长足的发展，它们在晶体管、光电探测器、光调制器、超级电容器和太阳能电池等领域发挥着重要作用，通过对不同二维材料的巧妙选择和精准的层叠技术，我们得以最大化地利用每种材料的独特属性，基于二维材料的光电探测器展现出诸多优势，如极高的响应速率、卓越的探测效率、广泛的带宽兼容性和极短的响应延迟。
2、然而，这些探测器往往需要外部偏压才能发挥作用，这一限制条件使得它们在无法布线或难以持续供电的环境下难以普及，同时，受制于暗电流的干扰，这些光电探测器的开关比通常不够理想，且响应时间多在毫秒级别，这在光开关应用方面存在一定的局限性。
3、公开号为cncn201811181613.4提供的一种三合一复合自驱动的光电探测器及其制备方法，采用钙钛矿太阳能电池、温差发电片、压力发电片并联作为钙钛矿光电探测器的电压驱动，钙钛矿太阳能电池、温差发电片、压力发电片可单独为钙钛矿光电探测器提供电压，同时温差发电片将热能转化为电能，压力发电片将外部动能转换为电能。
4、上述现有技术虽然可以不用外接电能实现光电探测，但是仍然需要一个电力系统为探测系统供电，对于探测器件本身还是需要外部偏压。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种自驱动光电探测器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实
3、一种自驱动光电探测器，包括：
4、硅基底片，所述硅基底片包括从下至上依次堆叠的底层硅和二氧化硅层，底层硅用于提供机械支撑，二氧化硅层用于电气隔离；
5、石墨烯层，所述石墨烯层覆盖在二氧化硅层表面，用于收集从光吸收层传输过来的光生载流子，并导出电流；
6、隧穿层，所述隧穿层覆盖在石墨烯层和二氧化硅层表面，用于在石墨烯层和光吸收层之间进行电气隔离，避免石墨烯层和光吸收层直接接触，所述隧穿层材料为六方氮化硼；
7、光吸收层，所述光吸收层位于在隧穿层表面，用于吸收光并生成光生载流子，所述载流子通过隧穿层传输到石墨烯层，所述光吸收层材料为二硫化钼；
8、金属电极，所述金属电极设置有两组且分别设置在石墨烯层和光吸收层的表面，一组与石墨烯层欧姆接触设为漏极、另一组与光吸收层欧姆接触设为源极，用于连接外部电路，将光吸收层产生的光生载流子导出。
9、优选的，所述隧穿层二硫化钼材料具有nbvn反位氮空位的缺陷。
10、优选的，光吸收层偏置设置在隧穿层一侧的上表面，所述石墨烯层偏置设置在隧穿层另一侧的下表面，石墨烯层、隧穿层与光吸收层构成以隧穿层为势垒的石墨烯/六方氮化硼/二硫化钼异质结。
11、优选的，所述硅基底片上二氧化硅层厚度范围为200nm-300nm，所述石墨烯层厚度范围为0.34nm-0.77nm，所述隧穿层厚度范围为10nm-20nm，所述光吸收层厚度范围为0.65nm-0.88nm，所述金属电极材料为铬金合金。
12、本专利技术另外还提供一种自驱动光电探测器制备方法，所述方法用于制备上述的自驱动光电探测器，具体步骤包括：
13、s1、采用机械剥离法取得石墨烯层石墨烯贴合至硅基底片的二氧化硅层表面，同样采用机械剥离法通过聚合物牺牲衬底制备隧穿层六方氮化硼和光吸收层二硫化钼；
14、s2、通过干法转移的方式，将隧穿层六方氮化硼对准石墨烯层并进行贴合，将光吸收层二硫化钼对准隧穿层六方氮化硼并进行贴合，以此组成三层异质结构；
15、s3、在三层异质结上使用匀胶机涂装厚度均匀的光刻胶薄膜；
16、s4、通过电子束曝光刻画出电极图案并显影和定影；
17、s5、使用搭建真空蒸镀的方式金属电极铬金合金并清理。
18、优选的，所述采用干氧氧化方式获得二氧化硅层的厚度为200nm-300nm的硅基底片，所述聚合物牺牲衬底为聚二甲基硅氧烷。
19、优选的，在惰性气体气氛的手套箱中分别将隧穿层六方氮化硼贴合石墨烯层、将吸收层二硫化钼贴合隧穿层六方氮化硼，并且均加热到55℃持续10分钟达到完全贴合的三层异质结构，所述三层异质结构堆叠完成后在惰性气氛中进行退火处理，退火处理的温度为150℃、升温速率为5℃/min、时间为120min。
20、优选的，所采用的光刻胶为聚甲基丙烯酸甲酯，所使用匀胶机旋涂仪设置为低转速为500r/min持续时间为5秒、高转速为4000r/min持续时间为60秒并持续5min的150℃烘胶，在显影环节中显影液为去离子水和异丙醇的1：3混合液，显影时间25秒，显影结束瞬间迅速将硅片放入定影液中，所使用定影液为异丙醇溶液，定影时间为30秒。
21、优选的，通过电子束蒸镀以5a/s的速率镀上5nm的铬和50nm的金，再对器件进行清洁处理。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、本专利技术通过构建石墨烯/六方氮化硼/二硫化钼异质结独特的结构，充分发挥具有nbvn反位氮空位缺陷的六方氮化硼特性，使得本探测器在无外部偏压的状态下仅通过光照便可以在内部自行出现电流，实现无外部偏压的光电探测，且材料自身的高灵敏性特质实现了快速稳定地探测。
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1.一种自驱动光电探测器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种自驱动光电探测器，其特征在于：所述隧穿层(30)六方氮化硼材料具有NBVN反位氮空位的缺陷。
3.根据权利要求1所述的一种自驱动光电探测器，其特征在于：光吸收层(40)偏置设置在隧穿层(30)一侧的上表面，所述石墨烯层(20)偏置设置在隧穿层(30)另一侧的下表面，石墨烯层(20)、隧穿层(30)与光吸收层(40)构成以隧穿层(30)为势垒的石墨烯/六方氮化硼/二硫化钼异质结。
4.根据权利要求1所述的一种自驱动光电探测器，其特征在于：所述硅基底片(10)上二氧化硅层(12)厚度范围为200nm-300nm，所述石墨烯层(20)厚度范围为0.34nm-0.77nm，所述隧穿层(30)厚度范围为10nm-20nm，所述光吸收层(40)厚度范围为0.65nm-0.88nm，所述金属电极(50)材料为铬金合金。
5.一种自驱动光电探测器制备方法，其特征在于：所述方法用于制备权利要求1-4任一项所述的自驱动光电探测器，具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述
7.根据权利要求5所述的一种自驱动光电探测器制备方法，其特征在于：在惰性气体气氛的手套箱中分别将隧穿层(30)六方氮化硼贴合石墨烯层(20)、将吸收层(40)二硫化钼贴合隧穿层(30)六方氮化硼，并且均加热到55℃持续10分钟达到完全贴合的三层异质结构，所述三层异质结构堆叠完成后在惰性气氛中进行退火处理，退火处理的温度为150℃、升温速率为5℃/min、时间为120min。
8.根据权利要求5所述的一种自驱动光电探测器制备方法，其特征在于：所采用的光刻胶为聚甲基丙烯酸甲酯，所使用匀胶机旋涂仪设置为低转速为500r/min持续时间为5秒、高转速为4000r/min持续时间为60秒并持续5min的150℃烘胶，在显影环节中显影液为去离子水和异丙醇的1：3混合液，显影时间25秒，显影结束瞬间迅速将硅片放入定影液中，所使用定影液为异丙醇溶液，定影时间为30秒。
9.根据权利要求5所述的一种自驱动光电探测器制备方法，其特征在于：通过电子束蒸镀以5A/s的速率镀上5nm的铬和50nm的金，再对器件进行清洁处理。
...【技术特征摘要】
1.一种自驱动光电探测器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种自驱动光电探测器，其特征在于：所述隧穿层(30)六方氮化硼材料具有nbvn反位氮空位的缺陷。
3.根据权利要求1所述的一种自驱动光电探测器，其特征在于：光吸收层(40)偏置设置在隧穿层(30)一侧的上表面，所述石墨烯层(20)偏置设置在隧穿层(30)另一侧的下表面，石墨烯层(20)、隧穿层(30)与光吸收层(40)构成以隧穿层(30)为势垒的石墨烯/六方氮化硼/二硫化钼异质结。
4.根据权利要求1所述的一种自驱动光电探测器，其特征在于：所述硅基底片(10)上二氧化硅层(12)厚度范围为200nm-300nm，所述石墨烯层(20)厚度范围为0.34nm-0.77nm，所述隧穿层(30)厚度范围为10nm-20nm，所述光吸收层(40)厚度范围为0.65nm-0.88nm，所述金属电极(50)材料为铬金合金。
5.一种自驱动光电探测器制备方法，其特征在于：所述方法用于制备权利要求1-4任一项所述的自驱动光电探测器，具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的一种自驱动光电探测器制备方法，其特征在于：所述采用干氧氧化方式...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘学，武创伟，田然，王智弘，王斯睿，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：
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