本发明专利技术公开了一种简易制备的等离激元修饰的MoS2宽光谱光敏场效应管及其制备方法，先利用机械剥离法得到二维层状二硫化钼并由PDMS转移到1000nmSiO2/Si衬底上，之后利用特制掩模版采用真空淀积法制备Ag(50nm)电极与银纳米颗粒(6nm)。尺寸可控的银纳米颗粒修饰沟道处的MoS2。本发明专利技术的制备方法快捷简便，利用二维材料高迁移率以及高响应度的特性制备光敏场效应管，且银纳米粒等离激元效应增强后的器件显著提高了其等离子体激元共振区的光响应，具有优异的宽光谱响应的性能。具有优异的宽光谱响应的性能。具有优异的宽光谱响应的性能。
【技术实现步骤摘要】
一种简易制备的等离激元修饰的MoS2宽光谱光敏场效应管及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种简易制备的等离激元修饰的MoS2宽光谱光敏场效应管及其制备方法，属于半导体领域。
技术介绍
[0002]近年来，基于金属纳米颗粒修饰的光电子器件引起了十分广泛的研究兴趣，并在次波光学电路、传感电子设备和光谱学等领域被广泛应用。贵金属纳米粒子的表面等离激元有助于金属表面周围的局部电磁场增强，导致光吸收增强。有机无机杂化场效应管具有迁移率低，不适合宽光谱探测等缺点。最新的研究表明，银纳米颗粒的掺入能够显著改善有机半导体的场效应性能，从而大幅度提升其迁移率；等离激元效应的出现，提供了一种更加精确的方式来控制光子，从而开发出一种具备卓越的光学检测性能及多种应用的先进纳米器件。
[0003]为解决上述问题，利用二维材料二硫化钼高迁移率以及高响应度的特性对光敏场效应管进行性能优化，对比分析发现在MoS2光电探测器中引入等离子体激元结构可以显著提高其等离子体激元共振区的光响应。基于等离激元修饰的二维材料光敏场效应管，具有高性能的宽光谱光电探测能力，适应于不同探测用途。该研究结果显示银纳米颗粒在修饰增强光敏场效应管的电、光特性方面极具潜力，既起到界面修饰效果又可增强光电响应，可作为原型机，指导设计出更高性能的光电器件。提出采用真空热蒸发技术制备金属纳米颗粒以及机械剥离法制备二维光敏场效应管(不使用转移平台与光刻技术)，优势是快速、易制造、成本低。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在提供一种等离激元修饰的二硫化钼宽光谱光敏场效应管及其制备方法，以提高现有光敏场效应管迁移率，又拓宽二硫化钼场效应管响应度光谱。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种等离激元修饰的二硫化钼光敏场效应管的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)先利用机械剥离的方式得到二维层状二硫化钼，通过机械蓝膜与PDMS将单层或少层材料剥离到SiO2/Si衬底表面；
[0007](2)利用真空热蒸发技术在步骤(1)得到的样品表面两端制备电极，以获二硫化钼光敏场效应管；
[0008](3)将步骤(2)得到的二硫化钼光敏场效应管，利用真空热蒸发技术在其沟道处沉积银纳米颗粒，制得银纳米颗粒修饰的二硫化钼光敏场效应管。
[0009]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中所述的层状二硫化钼沟道处有效面积为32μm
×
80μm；所述SiO2/Si衬底中SiO2的厚度为1000nm。
[0010]在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(1)中，掩模版法真空热蒸发技术处理步骤
(1)得到的样品的具体过程为：采用机械剥离的方式将MoS2剥离出单层或少层材料置于机械蓝膜A上，将机械蓝膜B粘贴到对折之后展开的机械蓝膜A上。剪成小块的PDMS薄膜粘贴在经过处理后的机械蓝膜B上，快速将PDMS薄膜从蓝膜上撕下来并粘贴在Si/SiO2衬底上，放在60℃的恒温平台上加热5分钟,将PDMS缓慢从衬底剥落。
[0011]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中所述的电极为银电极，其中银电极层的厚度为50nm。
[0012]在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(2)中，掩模版法真空热蒸发技术处理步骤(1)得到的样品的具体过程为：在掩模版A上焊制好80μm的键合银线作为沟道丝，在光学显微镜下比对沟道丝横穿衬底上外表光滑、尽可能大的剥离后的二维材料。使用高温胶带将器件牢牢地固定，使需要蒸镀电极的区域暴露出来，沟道区域由键合银线挡住。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，蒸镀银电极层时，使用真空热蒸发方法，真空度小于等于8
×
10
‑4Pa，蒸镀速率为
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)中所述的银纳米修饰层使用真空热蒸发方法，真空度小于等于5
×
10
‑4Pa，蒸镀速率为极慢速蒸镀厚度为6nm。
[0015]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)中制备修饰层之前，应将掩模版B开孔部位对准沟道，使需要蒸镀的部位露出，并用高温胶带将器件固定。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，在步骤(1)中，所述SiO2/Si衬底为经过前处理后的衬底，所述前处理过程包括在超声条件下，依次使用丙酮、乙醇和去离子水对其进行清洗，用高纯度的氮气将其彻底吹干后将其放置在干燥箱中烘烤，每种超声清洗方法持续十分钟，干燥箱持续干燥30分钟，温度设置为60度。
[0017]本专利技术还披露了一种通过上述制备方法制备得到的二硫化钼光敏场效应管。
[0018]本专利技术还披露了二硫化钼光敏场效应管在激光测距、光度测量、光谱学、传感电子设备、光纤通信方面的用途。
[0019]本专利技术的有益效果
[0020](1)本专利技术采用真空热蒸发技术制备金属纳米颗粒以及快速机械剥离法制备二维光敏场效应管(不使用转移平台与光刻技术)，优势是易制造、成本低。
[0021](2)本专利技术制备的尺寸可控的等离激元修饰的底栅顶接触二硫化钼光敏场效应管，不仅具有宽光谱探测能力，而且实现了波长选择性增强响应。
[0022](3)本文中基于等离激元修饰的二维材料光敏场效应管，具有高性能的宽光谱光电探测能力，适应于不同探测用途。
[0023](4)本专利技术基于此提出一种简单、便捷、易操作的等离激元修饰的有机光敏场效应管以及二维光敏场效应管的制备方法，这种技术同样适用于其它光电子器件的制备。
附图说明
[0024]图1为实施例1中的MoS2的制备流程示意图。
[0025]图2为实施例2中银纳米颗粒等离激元修饰层(a)不同厚度的AgNps沉积在石英片上的吸收光谱(b)6nm厚度的AgNps的SEM图。
[0026]图3为实施例2中532nm入射光照下粒径83nm纳米颗粒修饰后的二硫化钼光敏场效应管表面电场分布。
[0027]图4为实施例1中的器件结构与样品形貌(a)原始二硫化钼光敏场效应管器件结构图；(b)银纳米颗粒修饰的二硫化钼光敏场效应管结构图；(c)沟道处MoS2光学显微镜图像；(d)沟道处器件SEM形貌表征。
[0028]图5为实施例1制备得到的银纳米颗粒修饰的二硫化钼光敏场效应管与对比例1中原始二硫化钼光敏场效应管在黑暗下的特性曲线，其中，(a)原始二硫化钼光敏场效应管的输出曲线；(b)原始二硫化钼光敏场效应管的转移曲线；(c)银纳米颗粒修饰后的二硫化钼光敏场效应管的输出曲线；(d)银纳米颗粒修饰后的二硫化钼光敏场效应管的转移曲线。
[0029]图6为实施例1制备得到的银纳米颗粒修饰的二硫化钼光敏场效应管与对比例1中原始二硫化钼光敏场效应管的性能参数与入射光波长的关系曲线(a)光响应度(R)和比探测率(D*)；(b)外量子效率(EQE)。
[0030]图7为对比例2中制备得到的银纳米颗粒修饰的40um沟道长度下二硫化钼光敏场效应管与对比例1中原始二硫化钼光敏场效应管在黑暗下的特性曲线，其中，(a)原始本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种简易制备的等离激元修饰的MoS2宽光谱光敏场效应管及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)先利用机械剥离的方式得到二维层状二硫化钼，通过机械蓝膜与PDMS将单层或少层材料剥离到SiO2/Si衬底表面；(2)利用真空热蒸发技术在步骤(1)得到的样品表面两端制备电极，以获二硫化钼光敏场效应管；(3)将步骤(2)得到的二硫化钼光敏场效应管，利用真空热蒸发技术在其沟道处沉积银纳米颗粒，制得银纳米颗粒修饰的二硫化钼光敏场效应管。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的层状二硫化钼沟道处有效面积为32μm
×
80μm；所述SiO2/Si衬底中SiO2的厚度为1000nm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，掩模版法真空热蒸发技术处理步骤(1)得到的样品的具体过程为：采用机械剥离的方式将MoS2剥离出单层或少层材料置于机械蓝膜A上，将机械蓝膜B粘贴到对折之后展开的机械蓝膜A上。剪成小块的PDMS薄膜粘贴在经过处理后的机械蓝膜B上，快速将PDMS薄膜从蓝膜上撕下来并粘贴在Si/SiO2衬底上，放在60℃的恒温平台上加热5分钟,将PDMS缓慢从衬底剥落。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的电极为银电极，其中银电极层的厚度为50nm。5.根据权利要求1所述的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨丹丹，徐苏楠，方欣宇，
申请(专利权)人：杨丹丹，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。