【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及双色探测器的，具体地，涉及范德华异质结室温双色探测器及制备方法。
技术介绍
1、现代战场面临着越来越复杂的工作环境和应用场景，光电探测器承载了重要功能。随着信息化和智能化对抗的加剧，单一波段的光电探测器已不能满足现代战争对目标探测的需求。如夜视侦查、制导和反导、破雾航行、灾难救助等需要不同波段或偏振模式的信号进行识别，复杂的环境对覆盖中红外到可见光探测器提出了更高的要求，因此发展具有多波段、偏振灵敏、室温工作的探测器和成像系统，提升目标的智能化、自主化探测水平，对提升武器系统的战斗力至关重要。
2、黑磷带隙为0.3ev，可在中红外范围内响应，2h二碲化钼带隙为0.9ev，可在近红外和可见光范围内响应，将二者块体材料进行机械剥离之后可构成高质量范德华异质结，可覆盖中红外到可见光范围。由于二维范德华材料属性，材料表面无悬挂键，材料可进行任意堆叠组装，即可形成高质量的异质结界面，器件制备工艺简单。异质结界面能带结构可以通过栅极电场进行调控，在中红外到可见光范围内实现双色探测。内建电场促进了电子、空穴的分离，并降低了暗电流，使得器件能在室温下工作。另外，黑磷具有光学各向异性，栅极电压可调控黑磷和2h二碲化钼中产生的光电流组分，实现栅极可调的偏振灵敏探测。基于以上优点，栅极调控的黑磷和二碲化钼异质结器件为实现室温下中红外到可见光范围内双色探测、偏振探测和和双色成像发挥了不可替代的作用。
3、目前制备双色红外探测器的材料体系主要为碲镉汞、量子阱、ii类超晶格，但中长波双色红外光电探测器均需较低工作温度，
4、目前将黑磷、2h二碲化钼、石墨烯构成范德华异质结的光电探测器可以实现中红外到深紫外的宽光谱光电探测(参见申请号为us20230155051a1的美国专利，公开了“sensor,system and method for acquiring a signal indicative of an intens ityspectrum of electromagnetic radiation”)，但该专利技术提到的光电探测器应用场景为光谱探测与分析，探测器无法实现1.3～4.3μm波段和0.5～1.3μm波段的双色探测，无法利用栅极电压进行可调偏振探测，无法实现双色显微成像的应用。
5、因此，需要提出一种新的技术方案。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种范德华异质结室温双色探测器及制备方法。
2、根据本专利技术提供的一种范德华异质结室温双色探测器，包括：衬底、黑磷层、2h二碲化钼层、第一石墨烯层、六方氮化硼层、第二石墨烯层、源极或漏级和栅极；
3、所述衬底上设置有黑磷层、源极或漏极和栅极；所述黑磷层上设置有2h二碲化钼层，所述2h二碲化钼层上设置有第一石墨烯层，所述第一石墨烯层上设置有六方氮化硼层，所述六方氮化硼层上设置有第二石墨烯层，所述第一石墨烯层的一端还设置在源极或漏极上，所述第二石墨烯层的一端还设置在栅极上。
4、优选地，所述衬底为无机材料或高分子材料。
5、优选地，所述黑磷层的厚度为10-100纳米。
6、优选地，所述2h二碲化钼层的厚度为5-30纳米。
7、优选地，所述第一石墨烯层的厚度为2-10纳米。
8、优选地，所述六方氮化硼层的厚度为5-30纳米。
9、优选地，所述第二石墨烯层的厚度为2-10纳米。
10、优选地，所述源极或漏级为金属电极，厚度为10-100纳米；黑磷层和第一石墨烯层分别与源极或漏级接触。
11、优选地，所述栅极为金属电极，与第二石墨烯层接触，厚度为10-100纳米。
12、本专利技术还提供一种范德华异质结室温双色探测器的制备方法，所述方法应用于上述中的范德华异质结室温双色探测器，所述方法包括如下步骤：
13、步骤s1：利用光刻、沉积工艺在衬底上分别沉积金属源极、漏级和栅极；
14、步骤s2：通过机械剥离的方法从黑磷体材料上剥离出黑磷层在衬底上，黑磷一端与金属源极或漏级接触；
15、步骤s3：通过机械剥离的方法从2h二碲化钼体材料上剥离出2h二碲化钼层，通过微区转移的方法转移到黑磷层的一端；
16、步骤s4：通过机械剥离的方法从石墨体材料上剥离出石墨烯层，通过微区转移的方法转移转移到2h二碲化钼层上，并且在垂直衬底的方向上与黑磷层有重叠，但与黑磷层不接触，该重叠区域定义为异质结区，另一端与漏级或源极金属接触；
17、步骤s5：通过机械剥离的方法从六方氮化硼体材料上剥离出六方氮化硼层，通过微区转移的方法转移到异质结上，并覆盖黑磷层、2h二碲化钼层和石墨烯层，六方氮化硼层作为介质层，隔绝空气中的水分和氧气，对黑磷层和2h二碲化钼层起到保护作用，防止分解；
18、步骤s6：通过机械剥离的方法从石墨体材料上剥离出石墨烯层，通过微区转移的方法转移到六方氮化硼层上覆盖异质结区，一端与栅极金属接触。
19、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
20、1、本专利技术通过采用将黑磷与2h二碲化钼形成异质结的方法，在异质结出产生内建电场，并利用栅极电压调控异质结界面的能带结构和内建电场，使得双波段产生的光生载流子选择性分离并在源极和漏级进行收集形成光电流；
21、2、本专利技术红外范围内的长波段光电流由黑磷产生，并在一定的栅极电压调控下抑制2h二碲化钼中的光生载流子分离，得到长波段的光电响应，短波段的光电流由2h二碲化钼产生，并通过调控栅极电压抑制黑磷中的光生载流子，得到短波段的光电响应；
22、3、本专利技术构成的异质结可在栅极电压下在中红外到可见光范围内实现双色探测，同时，异质结处的内建电场促进了电子、空穴的分离，并降低了暗电流，使得器件能在室温下工作，且提升了探测器的探测率；
23、4、本专利技术的黑磷具有光学各向异性，栅极电压可调控黑磷和2h二碲化钼中产生的光电流组分，实现栅极可调的偏振灵敏度；
24、5、本专利技术利用范德华异质结的内建电场和能带结构在栅极电压的可调控特性，使得该器件在室温下实现1.3-4.3μm波段和0.5-1.3μm波段的双色探测，器件响应率高，覆盖中红外和可见光，可进行偏振探测和双色成像，器件制备工艺简单。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，包括：衬底、黑磷层、2H二碲化钼层、第一石墨烯层、六方氮化硼层、第二石墨烯层、源极或漏级和栅极；
2.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述衬底为无机材料或高分子材料。
3.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述黑磷层的厚度为10-100纳米。
4.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述2H二碲化钼层的厚度为5-30纳米。
5.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述第一石墨烯层的厚度为2-10纳米。
6.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述六方氮化硼层的厚度为5-30纳米。
7.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述第二石墨烯层的厚度为2-10纳米。
8.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述源极或漏级为金属电极，厚度为10-100纳米；黑磷层和第一石墨烯层分别与源极或
9.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述栅极为金属电极，与第二石墨烯层接触，厚度为10-100纳米。
10.一种范德华异质结室温双色探测器的制备方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-9中任一项所述的范德华异质结室温双色探测器，所述方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，包括：衬底、黑磷层、2h二碲化钼层、第一石墨烯层、六方氮化硼层、第二石墨烯层、源极或漏级和栅极；
2.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述衬底为无机材料或高分子材料。
3.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述黑磷层的厚度为10-100纳米。
4.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述2h二碲化钼层的厚度为5-30纳米。
5.根据权利要求1所述的范德华异质结室温双色探测器，其特征在于，所述第一石墨烯层的厚度为2-10纳米。
6.根据权利要求1所述的范德华异质结室温...
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。