The invention relates to the field of photoelectric detection technology, and discloses a van der Waals heterojunction photodetector and a preparation method, including a substrate and a dielectric layer fixed on the top of the substrate and connected with the top of the bottom gate electrode. Because N-type semiconductor MoS2, P-type organic semiconductor thin film material and graphene thin film have direct absorption to ensure wide spectrum detection of devices in visible and near infrared bands, while N-type semiconductor MoS2 has large resistance to effectively inhibit dark current of devices, and the heterojunction region formed by N-type semiconductor MoS2 and P-type organic semiconductor thin film material can effectively separate photogenerated carriers, so it is solid. The present device has high response rate, and the surface layer graphene as a high-speed transparent charge transfer channel improves the response speed of the device, so the photoelectric device in the present invention has the characteristics of wide response band, high response rate and fast response speed compared with the existing MoS2 photodetectors.
【技术实现步骤摘要】
一种范德瓦尔斯异质结型光电探测器及制备方法
本专利技术涉及光电探测
,具体为一种范德瓦尔斯异质结型光电探测器及制备方法。
技术介绍
多年来,块体形式过渡金属硫化物(TMDCs)的性质已经被广泛的研究,而二维TMDCs的制备也从Frindt和Yoffe在1963年的开创性工作就开始了。单层二硫化钼(MoS2)的结构和光学性质在20世纪80年代就被研究过了,但是,随着石墨烯引发的研究热潮,对其他二维材料的研究才得以恢复。现在无可争议的是这些二维材料在光电探测领域有着巨大的潜力。与传统直接带隙的半导体相比,TMDCs因它们的机械柔软性和易加工性,可以在光电子学领域带来更多的优势。TMDCs的性质很大程度上取决于他们的厚度,例如块体二硫化钼有着1.3eV的间接带隙,而单层二硫化钼却具有1.8eV的直接带隙。这一改变带来了光学性质上的变化,例如光学吸收谱和光致发光特性上的改变。在文献中,与块体二硫化钼相比,单层硫化钼发光量子效率取得了1000倍的增强,通过改变层数来调节带隙的能力使得TMDCs可以应对不同波段的光探测,然而这些器件也有局限性,那就是吸收带窄、可选材料较少、生产成本高,而有机半导体材料在近些年被广泛研究与应用在提高太阳能电池效率的领域里,他们有很多优势,比如造价低廉、使用简单、高的光吸收率,但是由于其能带宽度的限制,他们的吸收光谱也被限制在可见光波段。
技术实现思路
(一)解决的技术问题目前关于MoS2和小分子有机物的范德瓦尔斯异质结光电探测器较少,而二硫化钼具有高开关比的优势,但是缺点是响应速度较慢,本专利技术中将二硫化钼与高灵敏度和响应速度的有机 ...
【技术保护点】
1.一种范德瓦尔斯异质结型光电探测器及制备方法,包括衬底(7)和所述衬底(7)的顶部固定安装有与底栅电极(1)顶部连接的介质层(2),其特征在于:所述介质层(2)的顶部固定安装有一侧位于P型有机半导体薄膜材料(4)内部的N型半导体MoS2(3),所述P型有机半导体薄膜材料(4)的上表面固定安装有石墨烯(5),所述N型半导体MoS2(3)和石墨烯(5)的顶部分别固定安装有金属电极(6)。
【技术特征摘要】
1.一种范德瓦尔斯异质结型光电探测器及制备方法,包括衬底(7)和所述衬底(7)的顶部固定安装有与底栅电极(1)顶部连接的介质层(2),其特征在于:所述介质层(2)的顶部固定安装有一侧位于P型有机半导体薄膜材料(4)内部的N型半导体MoS2(3),所述P型有机半导体薄膜材料(4)的上表面固定安装有石墨烯(5),所述N型半导体MoS2(3)和石墨烯(5)的顶部分别固定安装有金属电极(6)。2.根据权利要求1所述的一种范德瓦尔斯异质结型光电探测器及制备方法,其特征在于:所述N型半导体MoS2(3)的层数数量可以为单层、双层或多层,且所述N型半导体MoS2(3)的厚度大小低于10nm,所述P型有机半导体薄膜材料(4)的厚度大小在5nm—20nm之间。3.根据权利要求1所述的一种范德瓦尔斯异质结型光电探测器及制备方法,其特征在于:所述石墨烯(5)烯附着P型有机半导体薄膜材料(4)的上表面。4.根据权利要求1所述的一种范德瓦尔斯异质结型光电探测器及制备方法,其特征在于:所述底栅电极(1)、介质层(2)、N型半导体MoS2(3)、P型有机半导体薄膜材料(4)、石墨烯(5)和金属电极(6)共同构成场效应管结构,通过对所述底栅电极(1)电压的调节可以使得...
【专利技术属性】
技术研发人员:王军,蔡明,史佳欣,张云逵,刘德幸,牛青辰,
申请(专利权)人:电子科技大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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