一种基于绝缘层上硅衬底的二维材料/硅异质结阵列及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于绝缘层上硅衬底的二维材料/硅异质结阵列及其制备方法，包括组成阵列的若干异质结单元。异质结单元为二维材料/硅的垂直异质结，阵列是异质结单元的面阵阵列。制备方法为在绝缘层上硅衬底上通过刻蚀顶硅的方式形成图形化的顶硅条带，再依次沉积绝缘层、制作电极、刻蚀出硅窗口及硅接触孔，再将二维材料转移至硅窗口并图形化。本发明专利技术通过二维材料与硅的垂直异质结拓宽吸收波段、增强光吸收。本发明专利技术的异质结阵列中，每一列/行异质结共用同一条顶硅条带，每一行/列异质结的二维材料接触电极相互连接，组成一条该行/列的顶电极布线。本发明专利技术实现了二维材料/硅异质结器件的阵列制作，为二维材料和硅的大规模集成提供了方案。提供了方案。提供了方案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于绝缘层上硅衬底的二维材料/硅异质结阵列及其制备方法


[0001]本专利技术属于光电探测
，涉及一种基于绝缘层上硅衬底的二维材料/硅异质结阵列及其制备方法。

技术介绍

[0002]光电探测技术在食品检测、物质识别、医药研究、生化检测、环境安防、无线通信等领域具有广泛的应用。制备大面积高质量单晶硅的工艺已经非常成熟，在可见光领域，硅的光电探测器已经应用在各个方面。然而在紫外、红外以及高速的场景下，仅仅依靠硅光电探测器难以满足需求。
[0003]石墨烯等二维材料的引入为纯硅基光电探测器提供了新的思路。新型的二维材料由于量子限域效应，具有优异独特的光学和电学特性，被认为是很有前景的光电探测材料，有可能被应用在下一代微纳电子器件。例如，石墨烯具有超高载流子迁移率、宽吸收谱；过渡金属硫化物有较强的光与物质相互作用。二维材料作为一种通过原子层间范德华力作用形成的层状材料已形成了一个极为丰富的材料体系，在光子学和光电子学领域具有重要应用潜力，特别是具备光谱范围可选和无晶格失配等突出优点。通过二维材料和硅形成异质结，有望实现响应度、带宽及灵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于绝缘层上硅衬底的二维材料/硅异质结阵列，包括组成阵列的若干异质结单元，其特征在于，所述异质结单元是二维材料与硅的垂直异质结；所述阵列是异质结单元的面阵阵列；所述阵列包括绝缘层上硅衬底(1)，所述绝缘层上硅衬底(1)是将顶硅图形化成若干顶硅条带(2)的绝缘层上硅衬底，所述绝缘层上硅衬底(1)上还设有绝缘层(3)，所述绝缘层(3)中刻有硅窗口阵列(7)和硅接触孔；所述硅窗口阵列(7)的每个硅窗口外围设有二维材料接触电极(4)，每一行/列的硅窗口外围的二维材料接触电极(4)相互连接并引出作为该行/列的公共顶电极；所述二维材料接触电极(4)上覆盖二维材料(5)，所述二维材料(5)通过所述硅窗口与所述顶硅条带(2)接触形成异质结；所述阵列中的每一列/行异质结共用同一条顶硅条带(2)，每条顶硅条带(2)均通过所述硅接触孔连接有硅接触电极(6)。2.根据权利要求1所述的基于绝缘层上硅衬底的二维材料/硅异质结阵列，其特征在于，所述二维材料(5)为单层或多层的薄膜材料，包括单层石墨烯、多层石墨烯、宏观组装石墨烯、薄层石墨、单层或多层过渡金属硫化物、单层或多层过渡金属硒化物、单层或多层黑磷。3.根据权利要求1所述的基于绝缘层上硅衬底的二维材料/硅异质结阵列，其特征在于，所述二维材料(5)与硅接触形成的异质结区是以阵列结构排布的感光区。4.根据权利要求1所述的基于绝缘层上硅衬底的二维材料/硅异质结阵列，其特征在于，所述二维材料接触电极(4)和硅接触电极(6)的材质为导电金属。5.一种权利要求1
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4任一项所述的基于绝缘层上硅衬底的二维材料/硅异质结阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在绝缘层上硅衬底的顶硅表面使用光刻技术制作条状阵列掩膜，刻蚀未被掩膜保护的顶硅以制作顶硅形状是若干顶硅条带(2)的绝缘层上硅衬底(1)；(2)将图形化后的绝缘层上硅衬底(1)的表面进行热氧化处理，之后沉积绝缘材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杨，宁浩，吴少雄，吕建杭，刘粒祥，陈丽，汪晓晨，俞滨，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：