基于二维材料Nb8PtSe制造技术

本发明专利技术属于光电探测器技术领域，公开了基于二维材料Nb8PtSe

【技术实现步骤摘要】
基于二维材料Nb8PtSe
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的红外响应探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于光电探测器
，特别涉及基于二维材料Nb8PtSe
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的红外响应探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]基于二维材料的光电探测器由于其独特的结构、优异的电子和光电特性而备受关注。这些二维材料，包括石墨烯、黑磷等，在带隙值中表现出广泛的分布。目前已报道了基于二维材料的光电探测器具有许多令人印象深刻的性能，包括超高光响应、偏振敏感光检测、覆盖从紫外到太赫兹频率波长的超宽检测波段，以及由于其独特的电子和光电特性而导致的高空间分辨率成像特性等。二维材料的原子通过紧密的共价键或离子键排列在平面内以形成原子层，而这些原子级薄层通过沿垂直于二维平面的三维空间的弱范德华相互作用键合在一起。弱的层间相互作用使得将块状晶体剥离成孤立的二维薄片甚至单个原子级薄层成为可能。
[0003]光电子器件是利用光子和电子的传输和相互转换机制而构成的半导体器件。它们广泛应用于各个领域，具有十分巨大的战略需求和重要性。红外光探测器不仅属于光电探测器的一部分，更是红外技术的重要组成部分，广泛应用于热成像、光通讯、光谱分析等领域。目前基于碲镉汞红外探测器(HgGdTe)、锑化物(包括InAs/GaSb、InAs/InAsSb)红外探测器由于具有均匀性好、暗电流小、波长调节范围大等特点被认为是制备第三代红外探测器最理讯的选择之一，多年来一直主导着商用红外探测器市场。
[0004]然而传统的中红外光电探测器例如HgCdTe、InSb、InAs/InGaSb和量子超晶格受到复杂的材料生长和制造技术、环境毒性、低产量、高成本和容易受各种热源、阳光源干扰的限制，并且它们需要在液氮温度下才能正常工作。
[0005]针对这些问题，迫切需要为下一代具有高灵敏度的非制冷中红外光电探测器找到有前途的替代材料或设计新颖的结构。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出基于二维材料Nb8PtSe
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的红外响应探测器及其制备方法。本专利技术的目的在于提供一种新型二维层状材料Nb8PtSe
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的红外响应探测器，基于Nb8PtSe
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的红外光探测器不仅能够在室温下正常工作，而且在1064nm波段(短红外)和10.6μm波段(中红外)有较高的响应。且本专利技术所述红外响应探测器具有成本低、材料制作简单等优点。
[0007]本专利技术的第一方面提供基于二维材料Nb8PtSe
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的红外响应探测器。
[0008]具体的，基于二维材料Nb8PtSe
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的红外响应探测器，从下往上，依次包括基底、二维材料Nb8PtSe
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、电极。
[0009]优选的，所述基底为表面设置SiO2层的硅片。
[0010]优选的，所述电极为金属电极。
[0011]优选的，所述电极从下往上，依次由Ti层、Au层构成。
[0012]优选的，所述Ti层的厚度为5
‑
20nm，优选10
‑
12nm。
[0013]优选的，所述Au层的厚度为90
‑
110nm，优选95
‑
100nm。
[0014]优选的，所述电极的数量为2。
[0015]优选的，所述电极具有特定形状或图案。
[0016]优选的，电极图案形状设计为四个并行排列、两两相对的矩形或椭圆形条状探测电极，衔接着外拓的500μm*500μm的正方形。并行排列、两两相对的探测电极结构既不会出现测试电极之间相互影响等情况发生，又方便后续计算响应度等性能时所需的有效沟道面积。
[0017]本专利技术的第二方面提供基于二维材料Nb8PtSe
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的红外响应探测器的制备方法。
[0018]具体的，基于二维材料Nb8PtSe
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的红外响应探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0019]将二维材料Nb8PtSe
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置于基底上，然后涂覆一层正胶，加热固化，对电极区进行曝光，然后浸渍在显影液中，取出，蒸镀电极材料，蒸镀完后，浸渍在有机溶剂中除去未曝光的正胶，制得所述红外响应探测器。
[0020]优选的，加热固化时的温度为95
‑
105℃，时间为3
‑
5分钟；进一步优选的，加热固化时的温度为95
‑
100℃，时间为4
‑
5分钟。
[0021]优选的，所述显影液包括四甲基氢氧化铵溶液。
[0022]优选的，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量分数为5
‑
40％，优选10
‑
30％。
[0023]优选的，所述有机溶剂包括丙酮。
[0024]优选的，所述二维材料Nb8PtSe
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通过固相合成法制备。
[0025]优选的，所述二维材料Nb8PtSe
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的制备方法包括以下步骤：称取Nb、Pt、Se单质，混合，将得到的混合物置于反应容器中，抽真空，并封闭反应容器，然后对反应容器进行加热保温，制得所述二维材料Nb8PtSe
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。
[0026]优选的，所述Nb、Pt、Se的摩尔比为2：1：7。
[0027]优选的，所述反应容器为石英管。
[0028]优选的，对反应容器抽真空10
‑5Torr以下。
[0029]优选的，采用氢氧混合气将反应容器封闭。
[0030]优选的，所述加热保温的温度为880
‑
910K，保温的时间为140
‑
150小时；进一步优选的，所述加热保温的温度为890
‑
990K，保温的时间为147
‑
150小时。
[0031]优选的，将上述方法制备的二维材料Nb8PtSe
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转移至3M白胶带上，通过多次对折将二维材料Nb8PtSe
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对称剥离开，随后将3M白胶带上的二维材料Nb8PtSe
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转移至有机硅薄膜(PDMS)上，保持5
‑
10min后分离3M白胶带和有机硅薄膜，最后将有机硅薄膜和表面有280
‑
285nm SiO2薄膜的硅片相贴，保持1
‑
2min后分离，即完成将二维材料Nb8PtSe
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转移至硅片上的操作。
[0032]电极图案是通过版图软件Klayout画出来的，然后导入到控制光刻机的软件。
[0033]相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0034](1)本专利技术所述基于Nb8PtSe
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的红外光探测器含有特定的结构，以及利用二维材料Nb8PtSe
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外响应探测器，其特征在于，从下往上，依次包括基底、二维材料Nb8PtSe
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、电极。2.根据权利要求1所述的红外响应探测器，其特征在于，所述基底为表面设置SiO2层的硅片。3.根据权利要求1所述的红外响应探测器，其特征在于，所述电极为金属电极。4.根据权利要求3所述的红外响应探测器，其特征在于，所述电极从下往上，依次由Ti层、Au层构成。5.根据权利要求1所述的红外响应探测器，其特征在于，所述Ti层的厚度为5
‑
20nm；所述Au层的厚度为90
‑
110nm。6.权利要求1
‑
5任一项所述的红外响应探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将二维材料Nb8PtSe
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置于基底上，然后涂覆一层正胶，加热固化，对电极区进行曝光，然后浸渍在显影液中，取出，蒸镀电极材料，蒸镀完后，浸渍在有机溶剂中除去未曝光的正胶，制得所述红外响应探测器。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述二维材料Nb8PtSe
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通过固相合成法制备。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述二维材料Nb8PtSe
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【专利技术属性】
技术研发人员：于鹏，刘萍威，张曰理，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：