一种PtTe2-GaAs异质结光电晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种PtTe2‑

【技术实现步骤摘要】
一种PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管及其制备方法


[0001]本专利技术属于光电探测
，具体涉及一种PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]近些年来，研究发现10族贵金属硫属化物如PdSe2、PtSe2等具有独特的物理特性和优异的环境稳定性，在红外光探测器、整流器、逻辑开关门路、自旋电子器件等方面发挥出了巨大的应用潜力。PtTe2是十族贵金属碲化物，属于拓扑半金属，具有I I类狄拉克费米子特性。PtTe2的动量空间中导带与价带接触的位置形成了四重简并的狄拉克点，交点的费米子满足三维狄拉克方程，并且在三维空间均有线性色散关系，可以看做是二维石墨烯能带在三维的延伸，同时具有时间反演对称性和空间反演对称性，并且满足相对论型色散关系，可以近乎无损耗传播。此外，PtTe2能够实现超高的电导率，狄拉克费米子的色散机制也使得其拥有高效的电荷传输性能，并且和其他层状材料类似的是，层与层之间的范德瓦斯作用力使得PtTe2表现出厚度可调带隙行为，而且展现了优异的可见—红外光—太赫兹吸收特性。另一方面，PtTe2的非平衡载流子的扩散可以产生自供电位移光电流，在小偏置下促进响应度的数量级增强，即使在零偏压下，狄拉克锥上的耦合电极子之间会产生不对称激发，与光信号耦合作用产生光电流。拓扑半金属由于其特殊的光电结构、较强的光吸收率和高载流子迁移率而被证明在光电探测领域具有巨大的应用前景，尤其是PtTe2这种二维狄拉克半金属材料，其具有倾斜I I型狄拉克锥，具有较高的迁移率并且具有宽谱探测和快速响应光电探测。
[0003]GaAs由于具有高电子迁移率特性，直接带隙，带隙在1.42eV左右，光谱范围从可见光到近红外，因此被应用于制造微波集成电路、红外发光二极管、半导体激光器和太阳能电池。
[0004]半金属/半导体肖特基光电二极管来抑制暗电流，最终导致超快的光响应以及高性能的光检测和明显的光电响应特性，因此本专利技术制备了PtTe2/GaAs光电晶体管，现有技术中还未见有将这两种物质结合的报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管及其制备方法，以改善光响应特性，加快光响应速度，实现高性能的光检测。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下：
[0007]一种PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0008]提供GaAs衬底，在所述GaAs衬底表面沉积SiO2薄膜；
[0009]对部分区域的SiO2薄膜进行刻蚀，直到暴露出底部的GaAs衬底表面；
[0010]将PtTe2纳米片转移到所述GaAs衬底和SiO2薄膜的边界位置，所述PtTe2纳米片底部一部分与SiO2薄膜接触，另一部分和GaAs衬底接触形成垂直异质结；
[0011]制备电极图案，在所述PtTe2纳米片两侧的GaAs衬底和SiO2薄膜表面形成源、漏电极；
[0012]将上述整体器件退火，制得PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管。
[0013]可选的，在提供GaAs衬底之前，对所述GaAs衬底进行清洁，具体包括：用丙酮、异丙醇、去离子水各超声GaAs衬底一段时间；然后用氮气枪吹干，制得洁净的GaAs衬底。
[0014]可选的，所述沉积SiO2薄膜的工艺为利用PECVD方法在所述GaAs衬底表面沉积SiO2薄膜。
[0015]可选的，所述将PtTe2纳米片转移到GaAs衬底上具体包括：通过金辅助剥离和转移得到的PtTe2纳米片，通过PMMA湿法转移到GaAS衬底上形成垂直异质结。
[0016]可选的，所述PtTe2纳米片的厚度范围为10
‑
60nm。
[0017]可选的，制备电极图案，在所述PtTe2纳米片两侧的GaAs衬底和SiO2薄膜表面形成源、漏电极具体包括：旋涂光刻胶，通过激光直写制备电极图案，再利用电子束蒸镀沉积金属，经过去胶，得到源、漏电极。
[0018]本专利技术实施例还提供了一种PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管，包括：GaAs衬底、位于部分所述GaAs衬底表面的SiO2薄膜以及PtTe2纳米片；所述PtTe2纳米片位于所述GaAs衬底和Si O2薄膜的边界位置表面，所述PtTe2纳米片底部一部分与所述SiO2薄膜接触，另一部分和所述GaAs衬底接触；位于所述PtTe2纳米片两侧的GaAs衬底和SiO2薄膜表面的源、漏电极。
[0019]本专利技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
[0020]本专利技术专利属于通讯波段可见
‑
红外探测
，公开了一种PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管及其制备方法。其设计方法和步骤为：先清洗切割GaAs基底，利用PECVD法在GaAs上沉积SiO2薄膜，采用激光直写技术获得SiO2窗口，用缓冲氧化物刻蚀液刻蚀SiO2从而露出GaAs基底；再用大面积金辅助法剥离出PtTe2纳米片；再通过PMMA湿法转移工艺，将PtTe2转移至GaAs衬底上形成PtTe2‑
GaAs异质结；最后通过激光直写技术制备源漏电极图案，再通过电子束蒸镀技术沉积金属得到源、漏电极。将器件至于氮气氛围中高温退火，得到该光电晶体管。该器件表现出了高光灵敏度、快速光响应和高比探测率的自驱动宽谱响应优势。上述研究结果不仅为其他贵金属硫属化物的制备提供了重要的参考价值，还促进了其在微纳光电子器件方面的应用发展。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]图1是本专利技术实施例制备PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管的流程示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例中PtTe2/GaAs异质结光电晶体管的剖面结构示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例中金辅助剥离法制备不同厚度PtTe2的拉曼示意图；
[0025]图4是本专利技术实施例中PtTe2/GaAs光电探测器的线性I ds
‑
Vds曲线示意图；
[0026]图5是本专利技术实施例中PtTe2/GaAs光电探测器的光电流开关曲线示意图；
[0027]图6是本专利技术实施例中PtTe2/GaAs光电探测器的光响应度和光电流随光功率密度
的变化曲线示意图。
[0028]图中各附图标记为：
[0029]GaAs衬底100、SiO2薄膜200、PtTe2纳米片300、漏电极400、源电极500。
具体实施例
[0030]下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供GaAs衬底，在所述GaAs衬底表面沉积SiO2薄膜；对部分区域的SiO2薄膜进行刻蚀，直到暴露出底部的GaAs衬底表面；将PtTe2纳米片转移到所述GaAs衬底和SiO2薄膜的边界位置，所述PtTe2纳米片底部一部分与SiO2薄膜接触，另一部分和GaAs衬底接触形成垂直异质结；制备电极图案，在所述PtTe2纳米片两侧的GaAs衬底和SiO2薄膜表面形成源、漏电极；将上述整体器件退火，制得PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管。2.根据权利要求1所述一种PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管制备方法，其特征在于，在提供GaAs衬底之前，对所述GaAs衬底进行清洁，具体包括：用丙酮、异丙醇、去离子水各超声GaAs衬底一段时间；然后用氮气枪吹干，制得洁净的GaAs衬底。3.根据权利要求1所述一种PtTe2‑
GaAs异质结光电晶体管制备方法，其特征在于，所述沉积SiO2薄膜的工艺为利用PECVD方法在所述GaAs衬底表面沉积SiO2薄膜。4.根据权利要求1所述一种PtTe2‑
GaAs异...

【专利技术属性】
技术研发人员：李京波，张梦龙，张俊海，
申请(专利权)人：浙江芯科半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：