一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器制造技术

本实用新型专利技术提供的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器，在覆盖氧化硅的硅衬底上转移硫化钨材料，在硫化钨材料一端上面转移石墨烯材料实现覆盖接触，在覆盖有石墨烯的硫化钨材料一端上面制备接触电极，充当器件一端的接触电极及引线电极；硫化钨材料另一端上面直接制备金属电极或者金属光栅，充当器件另一端的接触电极及引线电极。本实用新型专利技术提供了一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器，解决常规金属WS2金属器件在均匀全光照射下没有净光响应的问题，同时保留了WS2材料原有的光电特性，使得在室温下高灵敏且多功能性的光电探测具有推广使用价值。推广使用价值。推广使用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器


[0001]本技术涉及光电探测器件
，尤其是一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器。

技术介绍

[0002]二维层状纳米片在构建高性能的光电探测器的应用中吸引了广泛的研究兴趣。二维(2D)层状材料可用于构造范德华(vdW)光电探测器，而不会出现晶格失配问题。2D层状材料具有自然钝化的表面，可以避免产生漏电流，并且由于不存在表面悬键，可以合理地堆垛不同的2D材料以形成vdW异质结。此外，不同2D材料的层可调能带结构非常适合于工程化新型光电探测器。但是，大多数2D光电探测器都以光电导或光伏模式工作。在光电导结构中，光电探测器对光学增益具有高响应率，但是受到大暗电流或慢响应速度的困扰。尽管结的形成将有效地抑制暗电流，但是耗尽区限制了光电流。在光伏光电探测器中，由于难以调控2D材料的掺杂，因此材料光电性能受到限制。
[0003]近几年，以WSe2和MoS2为代表的低维材料从理论和实验上在纳米光电子领域获得了广泛研究并取得重要进展，WS2作为过渡金属硫族化物的典型代表，拥有良好的延展性和优良的迁移率，具有较低的截止电流以及较高的开关比。当WS2晶体薄膜材料层数从多层变为单层时，带隙由间接带隙变为直接带隙，因而引起了研究者的广泛关注。在光电探测器领域，二硫化钨(WS2)表现出出色的光学和电子特性，使其成为一种在光电应用领域有吸引力的光敏材料。常规的WS2光电探测器件主要采用金属WS2金属的结构，器件的光响应主要来源于WS2与金属电极交界处的肖特基结。当入射光局域地照射在WS2与金属电极的交界处时会诱导出宏观的光电流。但是，这种器件主要的问题是在均匀的全光照射下WS2与两端金属的接触结产生大小相近、方向相反的光电流，两者互相抵消，器件对外没有净的光响应导致WS2的响应率低，只有微弱几mA/W，阻碍了其在高性能光电探测器中的应用。
[0004]因此，如何解决常规金属WS2金属器件在均匀全光照射下没有净光响应的问题及保留了WS2材料原有的光电特性，为实现室温下高灵敏且多功能性的光电探测，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本技术的第一个目的在于，提供一种提高探测器的响应率的一种场操控可调的光电灵敏性探测器件。
[0006]为此，本技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器，其特征在于：在覆盖氧化硅的硅衬底上转移硫化钨材料，在硫化钨材料一端上面转移石墨烯材料实现覆盖接触，在覆盖有石墨烯的硫化钨材料一端上面制备接触电极，充当器件一端的接触电极及引线电极；硫化钨材料另一端上面直接制备金属电极或者金属光栅，充当器件另一端的接触电极及引线电极。
[0008]在采用上述技术方案的同时，本技术还可以采用或者组合采用如下技术方
案：
[0009]作为本技术的优选技术方案：所述的覆盖氧化硅的硅衬底的厚度为0.5～1mm；
[0010]所述的硫化钨材料的光敏沟道的长度为6～10μm，厚度为10～20nm；
[0011]所述的石墨烯材料长度为3～5μm，厚度为2～3nm；
[0012]所述的金属栅极材质为金，其线宽为1～2μm，线间距为500～600nm，厚度为20～50nm；
[0013]所述的接触电极厚度为60～80nm，及相应的引线电极，其厚度为200～400nm。
[0014]本技术的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器，利用非对称结构诱导金属WS2金属室温探测器件，并对其光响应进行探索利用非对称接触以及金属光栅结构增加非对称性接触诱导金属WS2金属器件非对称性光响应，即增强一端WS2金属接触结的光响应电流，并抑制另一端WS2金属接触结的光响应电流，解决常规金属WS2金属器件在均匀全光照射下没有净光响应的问题，同时保留了WS2材料原有的光电特性，使得在室温下高灵敏且多功能性的光电探测具有推广使用价值。
[0015]本技术的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器，具备一下技术优势：
[0016]1、本技术的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器，利用金属与硫化钨材料接触处的显著光伏效应，实现探测器由一组硫化钨
‑
石墨烯欧姆接触和金属
‑
硫化钨肖特基接触组成的非对称性接触器件，打破金属
‑
半导体之间内建电势的镜像对称性，使得器件镜像电流无法相互抵消而对外产生了大的净光电流，实现器件室温下自驱动、低暗电流、高响应的光电探测能力；
[0017]2、本技术的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器由一组硫化钨
‑
石墨烯欧姆接触电极与金属光栅
‑
硫化钨肖特基接触组成强的非对称性接触，除了增加了光敏元面积之外，同时调控强的光场耦合和分布，进一步增强器件非对称性接触诱导高的自驱动光电响应，实现室温下器件高响应、可偏振选择性地探测性能；
[0018]3、本技术的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器，利用载流子迁移率高且能带可调的硫化钨材料作为光敏导电沟道，其块体的间接带隙为1.4eV，而单层则表现出2.1eV的直接带隙，具有可见光宽波段响应特性，结合上述非对称接触或者金属光栅结构充当门栅或者偏置电压增加光生载流子，在高电场下促使光生载流子快速分离，实现器件室温下宽波段、快速响应的探测性能。
附图说明
[0019]图1为本技术的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器结构一的俯视图；
[0020]图2为本技术的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器的结构一的前视图；
[0021]图3为本技术的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器结构二的俯视图；
[0022]图4为本技术的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器结构二的前视图；
[0023]图5为本技术非对称探测器件在有无光照下的电流曲线图；
[0024]图6为本技术非对称探测器件在激光沿着沟道扫描时所产生非对称性的光电流曲线图；
[0025]图7为与本技术对比的对称性探测器在激光沿着光敏沟道扫描时所产生的光电流曲线图；
[0026]图8为本技术非对称性探测器在激光扫描二维光敏面时所产生的非对称性光电流分布图；
[0027]图9为本技术非对称性探测器在激光光斑集中在金属光栅位置时所产生的光电流随偏振角度变化的曲线图；
[0028]附图中，硫化钨材料1，石墨烯材料2，金属光栅3，接触电极4，引线电极5，覆盖有氧化硅的硅衬底6。
具体实施方式
[0029]如图1、图2、图3以及图4所示，本技术的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器所述在覆盖有氧化硅的硅衬底6上转移硫化钨材料1，在硫化钨材料一端上面转移石墨烯材料2覆盖接触，同时在硫化钨材料覆盖石墨烯一端上面继续制备金属接触4，充当器件一端接触电极及引线电极5；然后在硫化钨材料另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器，其特征在于：在覆盖氧化硅的硅衬底上转移硫化钨材料，在硫化钨材料一端上面转移石墨烯材料实现覆盖接触，在覆盖有石墨烯的硫化钨材料一端上面制备接触电极，充当器件一端的接触电极及引线电极；硫化钨材料另一端上面直接制备金属电极或者金属光栅，充当器件另一端的接触电极及引线电极。2.如权利要求1所述的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌龙，张拾，施超凡，章郑扬，杨程森，李冠海，陈效双，
申请(专利权)人：国科大杭州高等研究院，
类型：新型
国别省市：