基于极性J-TMDs/β-Ga制造技术

本发明专利技术公开了一种基于极性J‑TMDs/β‑Ga

【技术实现步骤摘要】
基于极性J-TMDs/β-Ga2O3异质结的高速光电子器件及其制备方法
本专利技术属于半导体器件
，更进一步涉及一种高速光电子器件，应用于制备高性能的光电探测器。
技术介绍
Ga2O3材料是一种透明的氧化物半导体材料，作为宽禁带半导体材料的重要一员，得益于大尺寸Ga2O3单晶制备技术的突破，成为了当前半导体领域的一大研究热点。Ga2O3材料具有5种同分异构体，分别为α，β，γ，ε和δ，其中β-Ga2O3材料是最稳定的晶体结构。β-Ga2O3具有非常大的带隙宽度，在4.2～4.9eV之间，对应带隙变化范围的吸收波长范围为253nm～295nm，延伸到了深紫外区域，对紫外光有80％以上的透过率，作为光吸收材料具有良好的光透过率、热稳定性和化学稳定性，是一种非常出色的光电器件材料；同时，β-Ga2O3具有8MV·cm-1的击穿电场强度,是SiC(2.5MV·cm-1)和GaN(3.3MV·cm-1)的近三倍，巴利加优值(BFOM)达到了3444，是GaN的BFOM(846)的三倍多，电子饱和速度高达2×107cm/s，在功率器件和高频器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于极性J-TMDs/β-Ga

【技术特征摘要】
1.一种基于极性J-TMDs/β-Ga2O3异质结的高速光电子器件，包括衬底(1)、β-Ga2O3光吸收层(2)和金属源漏电极(4,5)，其特征在于：
所述的衬底(1)，采用SiO2和P型重掺杂Si制备的SiO2/Si衬底，其中SiO2作为栅介质材料，P型重掺杂Si作为底部的栅电极；
所述的β-Ga2O3光吸收层(2)，其上部设有极性过渡金属硫化物J-TMDs层(3)，用于与该光吸收层构成异质结，抑制激子复合，使电荷得以快速转移；
所述的金属源电极(4)位于β-Ga2O3层(2)上的一端，金属漏电极(5)位于极性J-TMDs层(3)上与金属源电极(4)相对的一端。


2.根据权利要求1所述的高速光电子器件，其特征在于，所述的SiO2/Si衬底(1)中，Si层厚度为50～120nm，SiO2层厚度为150～300nm。


3.根据权利要求1所述的高速光电子器件，其特征在于，所述的β-Ga2O3层(2)的厚度为60～200nm。


4.根据权利要求1所述的高速光电子器件，其特征在于，所述的极性J-TMDs层(3)采用Janus-MoSSe材料、Janus-MoSeTe材料、Janus-MoSTe材料中的任意一种，其厚度为0.9～1.2nm。


5.根据权利要求1所述的高速光电子器件，其特征在于，所述的金属源漏电极(4，5)采用Au、Al和Ti/Au中的任意一种金属或合金，厚度为100～150nm。


6.一种基于极性J-TMDs/β-Ga2O3异质结的高速光电子器件制备方法，其特征在于，包括如下：
1)选用SiO2/Si基片作为衬底，并使用丙酮、异丙醇和去离子水进行清洗，使用氮气吹干完成预处理；
2)在预处理后的SiO2/Si衬底上通过化学气相沉积或者磁控溅射生长厚度为60～200nm的β-Ga2O3层；
3)制备极性J-TMDs层；
3a)采用流量为15～20sccm的氩气对管式炉的石英管和刚玉舟进行清洗；
3b)将预处理过的SiO2/Si衬底放置在管式炉中心的刚玉舟上，将MoO3粉放置在管式炉中靠近中心的刚玉舟内，将硫粉放置在石英管上游；
3c)向石英管内通入纯度为99.99％的高纯度氩气，同时加热硫粉，通过化学气相沉积生成制备极性J-TMDs材料所需的TMDs材料即MoS2材料，并在之后缓慢冷却至室温；
3d)在100mtorr的压强下，采用流量为20sccm的氢等离子体剥离置换MoS2顶层硫原子20min，得到MoSH材料；
3e)将硒粉放置在管式炉中石英管上游加热，加热温度为130～240℃，通过氩气和氢气的混合气体的输送，与石英管中的MoSH材料在300～450℃的温度下发生受控替换反应1h，将MoSH材料表面的H原子替换成硒原子，得到极性J-TMDs层；
4)转印极性J-TMDs层并制备图案化的极性J-TMDs层；
4a)向石英管内通入氩气作为保护气体，排净石英管内的气体，取出衬底；
4b)使用湿法刻蚀去除衬底，并使用聚合物聚二甲基硅氧烷PDMS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA转印的方式将极性J-TMD...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏杰，常晶晶，朱小强，袁海东，林珍华，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61