一种基于负量子电容效应的新型弱光探测器及其制备方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种基于负量子电容效应的新型弱光探测器及其制备方法，属于光电探测器技术领域。该弱光电探测器中，以氧化硅为衬底，二维半金属材料石墨烯作为负量子电容局部增强栅，其上沉积一层栅介质层，再上以二维半导体材料作为导电沟道，再辅以源漏电极，同时源漏电极在垂直空间不与二维半金属层交叠，即可得到高质量的弱光探测器件。本发明专利技术新型弱光探测器可以实现超低光功率密度的弱光探测，非制冷条件下可探测39.4nW/cm<supgt;2</supgt;的极弱光，单器件实现百万光子数级别探测，并保持较高的响应度，比探测率D*达到10<supgt;16</supgt;Jones。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电探测器，具体涉及一种基于负量子电容效应的新型弱光探测器及其制备方法。

技术介绍

1、光电探测器广泛应用于军事、天文、通信等领域，其中，能够在弱光暗环境下高能效工作的光电探测器在军事夜间侦查、天文观测、远距离目标跟踪以及信息通讯等弱光观测分析领域有着非常迫切的应用需求。目前，弱光探测器的研究主要围绕光电倍增管、雪崩光电二极管、iccd、emccd以及超导单光子低温弱光探测器件等方面开展，但这些弱光探测器也存在灵敏度低、噪声高、光谱带宽不足、光学结构设计复杂等缺点。因此，探索如何利用新材料、新结构设计出集成友好、高能效，可以在极弱光环境下保持较高响应度的弱光探测器，是解决上述挑战的有效途径。

2、新兴的二维量子材料具备许多独特物性，尤其是强的光-物质相互作用的优势在构筑高性能弱光探测器上展现出了巨大的潜力。过渡金属硫化物(tmds)、石墨烯(gr)、黑磷(bp)等二维材料因具有宽光谱吸收、带隙可调、高载流子迁移率等良好的光学与电学性能，非常有利于光电探测器的制作，因此，基于二维材料光电晶体管的光电探测器受到了越来越多的关注。二维材本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于负量子电容效应的新型弱光探测器，其特征在于，所述弱光探测器包括衬底、氧化物层、二维半金属层、绝缘栅介质层、二维半导体层、源电极和漏电极；

2.如权利要求1所述的新型弱光探测器，其特征在于，所述二维半金属层位于二维半导体层的正下方，两者中心位于同一竖直线上。

3.如权利要求1所述的新型弱光探测器，其特征在于，所述衬底为P型重掺杂硅，电阻率小于0.001Ω·m；氧化物层为二氧化硅；二维半金属层材料为石墨烯；绝缘栅介质层为氧化铝；二维半导体材料为二硫化钼、二硫化钨、二硒化钨；金属层材料为Cr/Au的复合电极。

4.如权利要求1所述的新型弱光探测器...

【技术特征摘要】

1.一种基于负量子电容效应的新型弱光探测器，其特征在于，所述弱光探测器包括衬底、氧化物层、二维半金属层、绝缘栅介质层、二维半导体层、源电极和漏电极；

2.如权利要求1所述的新型弱光探测器，其特征在于，所述二维半金属层位于二维半导体层的正下方，两者中心位于同一竖直线上。

3.如权利要求1所述的新型弱光探测器，其特征在于，所述衬底为p型重掺杂硅，电阻率小于0.001ω·m；氧化物层为二氧化硅；二维半金属层材料为石墨烯；绝缘栅介质层为氧化铝；二维半导体材料为二硫化钼、二硫化钨、二硒化钨；金属层材料为cr/au的复合电极。

4.如权利要求1所述的新型弱光探测器，其特征在于，所述二维半金属层的厚度为2-5nm，绝缘栅介质层的厚度为5-10nm，二维半导体层的厚度为5-10nm，氧化物层为150-400nm。

5.如权利要求1所述的新型弱光探测器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王显福，张志强，饶高峰，崔奕，张淼，吴宇航，汪洋，熊杰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：