【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二维光电器件及其制法与控制方法，具体为一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件及其制法与光电响应控制方法。
技术介绍
1、基于双极型二维材料的电可调同质结在智能视觉领域引起了广泛关注。该类器件表现出可调节的正负光响应特性，可以有效模拟人类视网膜细胞的行为。然而，由于二维材料的光吸收较弱，大多数电基于二维材料的可调同质结的光响应度仍然很低，难以满足智能视觉领域高灵敏度目标检测的应用要求。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种高灵敏度的栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，本专利技术的另一目的是提供一种简单方便、栅极可调的高响应光电同质结场效应器件的制备方法，本专利技术的再一目的是提供一种基于二维双极型半导体的栅极可调的高响应光电同质结场效应器件的光电响应控制方法。
2、技术方案：本专利技术所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，包括衬底，衬底表面设置金属栅极层和绝缘层，绝缘层部分于覆盖金属栅极层上，绝缘层表面设置沟道层，沟道层表面间隔设置源极和漏极；沟道层由具有双极型场效应特性的材料制成；沟道层通过调节金属栅极层的电压调整为n--p或n--n同质结状态。
3、进一步地，源极接地，漏极用于输出光电信号。
4、进一步地，衬底由含有氧化绝缘层的单晶硅或多晶硅材料制成，厚度为450～550μm。
5、进一步地，金属栅极层金层和钛层、铬层、钯层中的任意一种复合制成，厚度为2
6、进一步地，绝缘层由二氧化硅层、氧化铝层、氧化铪层、六方氮化硼层、氧化锆层中的一种或多种制成，厚度为5～20nm。
7、进一步地，沟道层由具有双极性的二维半导体材料制成，厚度为5～25nm。
8、进一步地，源极和漏极的厚度均为20～50nm。
9、本专利技术所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件的制备方法，包括以下步骤：
10、步骤一，在衬底上蒸镀金属栅极层；
11、步骤二，通过聚乙烯醇干法转移法，在金属栅极层和衬底上设置绝缘层；
12、步骤三，通过聚乙烯醇干法转移法，在绝缘层表面设置沟道层；
13、步骤四，在沟道层上蒸镀源极和漏极，得到栅极可调的高响应光电同质结场效应器件。
14、本专利技术所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件的光电响应控制方法，对沟道层施加不同强度的光信号，施加在金属栅极层的栅极电压大于零时，流过沟道层的短路电流为正，短路电流从漏极流出，短路电流随着栅极电压的增大而增大，扫描源漏电压实现n--n同质结场效应器件功能；施加在金属栅极层的栅极电压小于零时，流过沟道层的短路电流为负，短路电流从漏极流入，短路电流随着栅极电压的增大而增大，扫描源漏电压实现n--p同质结场效应器件功能。
15、进一步地，短路电流为漏极和源极短路时流过沟道层的电流。
16、工作原理：通过金属栅极层对沟道材料施加电压，使得在金属栅极层上方的沟道材料的能带结构发生变化，进而使得这部分沟道材料与其他不在金属栅极层上方的沟道材料之间产生内建电场，更好的驱动光照时产生的光生载流子的定向移动，促使沟道材料的光生电流变大，灵敏度提高。与此同时，可以调节栅极电压的正负和大小，调节金属栅极层上方的沟道材料的能带结构，呈现出n--n同质结和n--p同质结的状态，表现出不同的光响应，实现栅极电压对沟道材料光响应的调控。
17、有益效果：本专利技术和现有技术相比，具有如下显著性特点：
18、1、本专利技术所得栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，通过调节栅极电压，可以动态实现可重构的n--p或n--n同质结状态，以及不同的栅极可调光响应特性；
19、2、最大光响应度约为1.0a/w，明显大于之前报道的同质结器件中的0.1a/w值，能够实现对目标的高灵敏度检测；
20、3、可以通过栅压来调控光响应，实现对不同环境的高灵敏度光电探测，而且器件结构简单，易于集成。
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1.一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，其特征在于：包括衬底(1)，所述衬底(1)表面设置金属栅极层(2)和绝缘层(3)，所述绝缘层(3)部分于覆盖金属栅极层(2)上，所述绝缘层(3)表面设置沟道层(4)，所述沟道层(4)表面间隔设置源极(5)和漏极(6)；所述沟道层(4)由具有双极型场效应特性的材料制成；所述沟道层(4)通过调节金属栅极层(2)的电压调整为n--p或n--n同质结状态。
2.根据权利要求1所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，其特征在于：所述源极(5)接地，所述漏极(6)用于输出光电信号。
3.根据权利要求1所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，其特征在于：所述衬底(1)由含有氧化绝缘层的单晶硅或多晶硅制成，厚度为450～550μm。
4.根据权利要求1所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，其特征在于：所述金属栅极层(2)由金层和钛层、铬层、钯层中的任意一种复合制成，厚度为25～50nm，长度小于沟道层(4)的长度且大于源级(5)的长度。
5.根据权利要求1所述的一种栅极可调的高
6.根据权利要求1所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，其特征在于：所述沟道层(4)由具有双极性的二维半导体材料制成，厚度为5～25nm。
7.根据权利要求1所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，其特征在于：所述源极(5)和漏极(6)的厚度均为20～50nm。
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的栅极可调的高响应光电同质结场效应器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.一种根据权利要求1～7任一项所述的栅极可调的高响应光电同质结场效应器件的光电响应控制方法，其特征在于：对所述沟道层(4)施加不同强度的光信号，施加在金属栅极层(2)的栅极电压大于零时，流过沟道层(4)的短路电流为正，短路电流从漏极(6)流出，短路电流随着栅极电压的增大而增大，扫描源漏电压实现n--n同质结场效应器件功能；施加在金属栅极层(2)的栅极电压小于零时，流过沟道层(4)的短路电流为负，短路电流从漏极(6)流入，短路电流随着栅极电压的增大而增大，扫描源漏电压实现n--p同质结场效应器件功能。
10.根据权利要求9所述的栅极可调的高响应光电同质结场效应器件的光电响应控制方法，其特征在于：所述短路电流为漏极(6)和源极(5)短路时流过沟道层(4)的电流。
...【技术特征摘要】
1.一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，其特征在于：包括衬底(1)，所述衬底(1)表面设置金属栅极层(2)和绝缘层(3)，所述绝缘层(3)部分于覆盖金属栅极层(2)上，所述绝缘层(3)表面设置沟道层(4)，所述沟道层(4)表面间隔设置源极(5)和漏极(6)；所述沟道层(4)由具有双极型场效应特性的材料制成；所述沟道层(4)通过调节金属栅极层(2)的电压调整为n--p或n--n同质结状态。
2.根据权利要求1所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，其特征在于：所述源极(5)接地，所述漏极(6)用于输出光电信号。
3.根据权利要求1所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，其特征在于：所述衬底(1)由含有氧化绝缘层的单晶硅或多晶硅制成，厚度为450～550μm。
4.根据权利要求1所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，其特征在于：所述金属栅极层(2)由金层和钛层、铬层、钯层中的任意一种复合制成，厚度为25～50nm，长度小于沟道层(4)的长度且大于源级(5)的长度。
5.根据权利要求1所述的一种栅极可调的高响应光电同质结场效应器件，其特征在于：所述绝缘层(3)由二氧化硅层、氧化铝层、氧化铪层、六方氮化硼层、氧化锆层中的一种或多种制成，厚度为5～2...
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