A two-dimensional material photodetector, which strengthens the visible light and near infrared light absorption, belongs to the field of photodetectors. Including the P type silicon substrate, the surface has a titanium silicon oxide layer grating, two-dimensional material, metal electrodes on both sides of the substrate; P type silicon high doping; the surface of a silicon oxide layer is a metal grating of subwavelength structure metamaterial, single two-dimensional material of the single point transfer; under illumination, the metal layer is formed on the surface of the localized surface plasmon. Localized surface plasmon resonance strongly in visible light and near infrared band; two-dimensional electric field materials can fully absorb the localized surface plasmon resonance caused by increased energy gain; can provide the source and drain bias voltage between the external DC power supply connected to the electrode, the optical electronic current form gain, resulting in response to light, the photoelectric detection function.
【技术实现步骤摘要】
一种增强可见光和近红外波段光吸收的二维材料光电探测器
本专利技术属于光电探测器领域,特别涉及一种增强可见光和近红外波段光吸收的二维材料光电探测器。
技术介绍
二维材料是随着石墨烯的发现而提出的,石墨烯是种碳的同位素,是目前发现的最薄的材料,其厚度仅为0.34nm。是碳原子以SP2轨道杂化构成的六边形二维单原子层晶体结构。2004年英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆(AndreGeim)和克斯特亚·诺沃消洛夫(KonstantinNovoselov)首次通过机械剥离的方法制备出单层的石墨烯结构,石墨烯具有超强的力学性质,超快的电子迁移率,良好的导电性,使其得到学术界广泛关注与研究。之后,过渡族金属硫族化合物(TMDs)、氮化硼、黑磷、硅烯、锗烯、硼烯等二维材料相继被发现,二维材料形成了一个庞大的家族。以石墨烯为例,单层石墨烯和双层石墨烯的能带结构中,导带和价带相交于迪拉克点,故其能带为零带隙。层数多于两层,也就是寡层石墨烯(FLG,3~10层)中,可以认为每一层石墨烯都是受到邻近层极小扰动的二维电子气,在光学上等效为几乎互相没有作用的单层石墨烯的叠加。单层石墨烯和双层石墨烯光吸收过程的机理为:当光能量足够强时,电子跃迁速率大于带间弛豫速率,导带底被电子填满,同时价带顶被空穴填满,吸收过程达到饱和,故导致其对垂直入射光的吸收率仅为2.3%。纯石墨烯光电探测器件几乎没有光响应(仅为10-20mA/W)。使石墨烯器件的应用被限制,故提高石墨烯的吸收率可有效提高石墨烯光电探测器的光响应。而其他二维材料由于其结构是单层,导致它们对光线的吸收受到限制,所以提高它们 ...
【技术保护点】
一种增强可见光和近红外波段光吸收的二维材料光电探测器,其特征在于,该光电探测器结构包括P型硅衬底,P型硅衬底的上表面为氧化硅层,在氧化硅层表面的中间部分为氧化硅光栅,氧化硅光栅结构的表面依次蒸镀有钛层和金层、氧化硅光栅上表面为二维材料,在二维材料上表面的两侧蒸镀沉积的金属电极,分别形成源漏电极;氧化硅表面的二维材料为单层二维材料,单层二维材料为平面层状形貌,二维材料层至少覆盖整个金属光栅上表面。
【技术特征摘要】
1.一种增强可见光和近红外波段光吸收的二维材料光电探测器,其特征在于,该光电探测器结构包括P型硅衬底,P型硅衬底的上表面为氧化硅层,在氧化硅层表面的中间部分为氧化硅光栅,氧化硅光栅结构的表面依次蒸镀有钛层和金层、氧化硅光栅上表面为二维材料,在二维材料上表面的两侧蒸镀沉积的金属电极,分别形成源漏电极;氧化硅表面的二维材料为单层二维材料,单层二维材料为平面层状形貌,二维材料层至少覆盖整个金属光栅上表面。2.按照权利要求1所述的一种增强可见光和近红外波段光吸收的二维材料光电探测器,其特征在于,所述P型硅衬底对结构起到力学支撑及传导电子的作用,P型硅衬底为均匀掺杂硼单晶硅片(100),硅片厚度400-500μm。P型硅衬底上表面氧化硅层厚度为300nm。表面具有钛层和金层的氧化硅光栅为表面依次沉积有钛层和金层形成金属表面光栅。3.按照权利要求1所述的一种增强可见光和近红外波段光吸收的二维材料光电探测器,其特征在于,有金属层光栅是亚波长结构的光栅,其响应波段大...
【专利技术属性】
技术研发人员:张永哲,李景峰,严辉,刘北云,游聪娅,庞玮,王光耀,杨炎翰,申高亮,邓文杰,陈永锋,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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