【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二维半导体器件领域，具体涉及一种基于二维bi3o2.5se2半导体的快速超灵敏光电探测器及其制备方法。
技术介绍
1、由于优异的光学和电学特性，高迁移率二维半导体为下一代光电探测器的开发提供了有前途的解决方案。为此，研究者开发了一系列新型的二维半导体材料，并且已被证明可用于光电探测器领域。然而，目前基于单一物相二维半导体的光电探测器很难同时满足超快响应时间和超高响应度。例如，基于二维mos2和sns2的光电探测器具有超快响应时间(可达微秒级)，但其响应度较低；二维inse和bi2o2se光电探测器具有高的光电响应度，但其响应时间通常在毫秒级。目前，为了使二维光电探测器兼具超快响应时间和超高响应度的通行做法是将不同的二维材料堆叠在一起，构筑异质结，并利用异质结的内建电场来增加光生载流子的分离。然而，异质结堆叠过程及其复杂，且效率低下。相比而言，基于单一二维材料的光电探测器具有器件加工简单的特点。因此，探索和开发基于单一二维材料的超快高敏光电探测器，具有重要的研究意义和实用前景。二维bi3o2.5se2材料具有合适的带隙及高迁移率特征，并且其内部沿c轴交替排列的[bi2o2.5]nn+层和[bise2]nn-层可以提供一种天然的内建电场，有利于提高光电探测器的综合性能，是一种潜在的可应用于高性能光电探测器二维材料。
2、然而，迄今为止，基于高迁移率bi3o2.5se2材料的光电探测器尚未有人报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种二维bi3o2.5
2、本专利技术提供的二维bi3o2.5se2是一种新的层状半导体材料，根据三维电子衍射单晶结构解析，该物相属于单斜晶系，β＝102.93(3)°，是由正电荷[bi2o2.5]nn+层和负电荷[bise2]nn-层沿着c轴方向交替堆叠而成的非中性层状晶体结构，其中半占据的o原子在[bi2o2.5]+层是随机分布的，因此没有形成超晶格结构。根据霍尔测试，bi3o2.5se2室温下具有较高的电子迁移率150cm2v-1s-1。以二维bi3o2.5se2为沟道材料制备的光电探测器具有超快的响应时间(31μs)和超高的探测率(8×104a/w)，显示在未来光电探测器领域具有潜在的应用前景。
3、本专利技术提供的基于二维bi3o2.5se2半导体薄膜的光电探测器的制备方法，包括如下步骤：
4、以bi2se3粉末为原料，进行化学气相沉积，沉积完毕后得到所述二维bi3o2.5se2半导体薄膜。
5、上述方法中，所述bi2se3粉末的质量为0.5-1.5g。
6、所述化学气相沉积在基底上进行。
7、所述基底具体为云母，化学式为kmg3(alsi3010)f2。
8、所述化学气相沉积步骤中，载气为氩气，并在微量氧气辅助下进行。载气的流量为50～200s.c.c.m.，氧气含量为10-50ppm。
9、体系压强为100-600torr。
10、沉积温度为580-640℃。
11、沉积时间为10-30分钟。
12、所述化学气相沉积具体在管式炉中进行，更具体的，所述原料位于所述管式炉的中心位置。
13、所述基底位于所述管式炉中心位置的下游。具体为距所述中心位置9-12厘米的下游位置。
14、所述方法还包括如下步骤：在所述化学气相沉积步骤之后，将体系自然降温至室温。
15、所述二维bi3o2.5se2半导体探测器采用的bi3o2.5se2薄膜材料为n型半导体，具有超快的响应时间(31μs)和超高的探测率(8×104a/w)。
16、本专利技术的技术效果是：
17、本专利技术介绍了一种新型二维bi3o2.5se2半导体的合成及其光电探测器的制备方法。与传统已知的二维材料不同，该无超晶格的二维bi3o2.5se2是一种从未报道过的新型半导体材料。本专利技术首次开发了一种无超晶格的二维bi3o2.5se2半导体材料的可控合成，首次加工了其光电探测器。开发的bi3o2.5se2半导体光电探测器具有超快响应时间和超高的探测率。且器件合成方法简单易行、综合性能优良。本专利技术为低维半导体增添了新成员，能够为未来高性能光电探测器的研究和开发提供一个可能材料选择。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于二维Bi3O2.5Se2半导体的快速超灵敏光电探测器的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述Bi3O2.5Se2半导体为化学气相沉积的基底为云母，化学式为KMg3(AlSi3010)F2。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述化学气相沉积步骤中，载气为氩气，并在微量氧气辅助下进行；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：化学气相沉积在管式炉中进行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：原料位于所述管式炉的中心位置，基底位于所述管式炉中心位置的下游。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括如下步骤：在所述化学气相沉积步骤之后，将体系自然冷却至室温。
7.权利要求1-6任一项所述方法制备得到的二维Bi3O2.5Se2半导体薄膜。
8.权利要求7所述的二维Bi3O2.5Se2半导体薄膜在光电探测器中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：该探测器以Bi3O2.5Se2半导体为沟道材料，热蒸
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于：该探测器的响应时间达31μs，光电探测率达8×104A/W。
...【技术特征摘要】
1.一种基于二维bi3o2.5se2半导体的快速超灵敏光电探测器的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述bi3o2.5se2半导体为化学气相沉积的基底为云母，化学式为kmg3(alsi3010)f2。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述化学气相沉积步骤中，载气为氩气，并在微量氧气辅助下进行；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：化学气相沉积在管式炉中进行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：原料位于所述管式炉的中心位置，基底位于所述管式炉中心位置的下游。
...
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。