Ga2O3-2D金属型范德华异质结宽波段偏振光电探测器及制备方法技术

本发明专利技术涉及宽波段光电探测器件，具体涉及Ga2O3‑

【技术实现步骤摘要】
Ga2O3‑
2D金属型范德华异质结宽波段偏振光电探测器及制备方法


[0001]本专利技术涉及宽波段光电探测器件，具体涉及Ga2O3‑
2D金属型范德华异质结宽波段偏振光电探测器及制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，β
‑
Ga2O3作为超宽禁带(UWBG)半导体受到了广泛的关注，它具有极好的化学稳定性，4.6
‑
4.9eV的准直接带隙，光响应峰值与日盲波段(250
‑
270nm)相对应，其在日盲深紫外探测等领域具有重要的应用价值。
[0003]虽然Ga2O3在日盲区域具极高的吸收系数，然而实际空间中存在大量的背景辐射，在深紫外波段缺乏有效的带通滤波手段可能会造成虚警误判。β
‑
Ga2O3具有单斜的晶格结构，利用其(100)或(101)晶面的各向异性结构可以制备实现偏振特性的窄波段深紫外探测器件，不过大气中气溶胶对深紫外光的散射容易造成偏振退偏，需要进一步降低暗电流并提升Ga2O3的偏振探测能力，虽然使用亚波长金属栅调制可以提高偏振灵敏度，但这种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ga2O3‑
2D金属型范德华异质结宽波段偏振光电探测器，其特征在于：包括介质衬底(1)，以及设置在介质衬底(1)上且按行列矩阵方式排列的M个探测单元，M为大于等于1的整数；每个所述探测单元包括沿水平方向依次设置在介质衬底(1)顶面的氧化镓电极(5)、氧化镓层(2)、二维金属型材料层(3)和二维金属型材料电极(6)；所述二维金属型材料层(3)的顶面设置有石墨烯层(4)；所述氧化镓层(2)为β
‑
Ga2O3单晶薄膜；所述二维金属型材料层(3)为单晶或多晶薄膜，采用半金属型1T
d
相二碲化钼或半金属型二碲化钨或金属型二硒化钯或金属型二硒化铂或金属型二硒化碲制备；所述氧化镓电极(5)的部分覆盖在氧化镓层(2)顶面，与氧化镓层(2)形成欧姆接触；所述二维金属型材料层(3)的部分覆盖在氧化镓层(2)顶面，且与氧化镓层(2)形成水平范德华肖特基异质结，二维金属型材料层(3)顶面被所述石墨烯层(4)全部覆盖，二维金属型材料层(3)侧壁、石墨烯层(4)侧壁与氧化镓电极(5)侧壁之间设置有空隙；所述二维金属型材料电极(6)的部分覆盖在石墨烯层(4)顶面，且与石墨烯层(4)、二维金属型材料层(3)形成欧姆接触；所述介质衬底(1)、氧化镓电极(5)、氧化镓层(2)、石墨烯层(4)和二维金属型材料电极(6)的顶面覆盖有介质钝化层(9)。2.根据权利要求1所述的Ga2O3‑
2D金属型范德华异质结宽波段偏振光电探测器，其特征在于：所述氧化镓层(2)厚度为50～350nm；所述二维金属型材料层(3)厚度为20～100nm；所述介质衬底(1)为绝缘性介质衬底或柔性介质衬底；所述石墨烯层(4)为单晶薄膜，厚度为1～3nm；所述介质钝化层(9)的材质为h
‑
BN、SiO2、Si3N4、HfO
2、
Al2O3中的一种，厚度为10～30nm。3.根据权利要求2所述的Ga2O3‑
2D金属型范德华异质结宽波段偏振光电探测器，其特征在于：所述氧化镓电极(5)包括第一底层接触金属和第一顶层金属，所述第一底层接触金属的材质为Ti，厚度为50～100nm；所述第一顶层金属为Au，厚度为100～300nm；所述二维金属型材料电极(6)包括第二底层接触金属和第二顶层金属，所述第二底层接触金属的材质为Cr或Ti，厚度为5～30nm；所述第二顶层金属材质为Au，厚度为60～100nm；所述氧化镓电极(5)与二维金属型材料电极(6)之间间距大于2μm。4.根据权利要求3所述的Ga2O3‑
2D金属型范德华异质结宽波段偏振光电探测器，其特征在于：所述M个探测单元中至少1列探测单元的氧化镓电极(5)相连，和/或，M个探测单元中至少1列探测单元的二维金属型材料电极(6)相连。5.一种权利要求1所述的Ga2O3‑
2D金属型范德华异质结宽波段偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、清洗介质衬底(1)；步骤2、将柔性制备或剥离的β
‑
Ga2O3单晶薄膜转移黏附在介质衬底(1)顶面；使用接触式光刻或硬掩模方法实现β
‑
Ga2O3单晶薄膜的图形化，并对β
‑
Ga2O3单晶薄膜进行刻蚀获得氧化镓层(2)；步骤3、通过光刻在介质衬底(1)、氧化镓层(2)上形成氧化镓电极(5)图形，在氧化镓电
极(5)图形上通过蒸镀获得氧化镓电极(5)，再通过退火，使氧化镓电极(5)与氧化镓层(2)形成欧姆接触；步骤4、分别制备石墨烯层(4)、二维金属型材料层(3)，剥离制备好的石墨烯层(4)转移至二维金属型材料层(3)顶面，再通过光刻实现石墨烯层(4)、二维金属型材料层(3)的图形化，然后对石墨烯层(4)、二维金属型材料层(3)进行刻蚀以实现图形阵列；使用湿法或干法将石墨烯层(4)覆盖的二维金属型材料层(3)转移到介质衬底(1)上，与氧化镓层(2)部分交叠形成水平肖特基异质结；步骤5、通过光刻在介质衬底(1)、石墨烯层(4)上形成二维金属型材料电极(6)图形，在二维金属型材料电极(6)阵列图形上通过蒸镀获得二维金属型材料电极(6)；步骤6、将介质钝化层(9)生长或转移至步骤5所形成的整体顶面。6.一种Ga2O3‑
2D金属型范德华异质结宽波段偏振光电探测器，其特征在于：包括氧化镓层(2)、氧化镓底电极(7)、氧化镓电极(5)，以及设置在氧化镓层(2)上且按行列矩阵方式排...

【专利技术属性】
技术研发人员：王湛，张尔奇，王欣媛，孙静，陈海峰，陆琴，贾一凡，刘祥泰，王少青，张霞，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：