【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电器件，具体涉及一种二维有机/无机异质结光电探测器及其制备方法。
技术介绍
1、光电探测器能把光信号转换为电信号，在军事和国民经济的各个领域有广泛应用，并在其中扮演着极其重要的角色。当今，人们对光电探测器的高性能、宽光谱、多波段等方面的要求越来越高，因而，发展和探索基于新材料的光电探测器具有重要意义。
2、二维材料，是指电子仅可在两个维度的纳米尺度（1-100 nm）上自由运动的材料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱等，目前常用的二维材料有石墨烯、二硫化钼、氮化硼等。二维材料因具有表面无悬挂键、带隙可调、宽光谱探测和可大面积制备等优点，近年来在光电领域得到了广泛应用。其中，过渡金属二硫族化合物（tmdcs）由于其可调谐的带隙和深刻的光-物质相互作用而成为范德华相互作用异质结构的理想材料，然而，tmdcs内部缺陷的存在会阻碍光生载流子的生成和迁移，导致响应速度延迟。
3、研究发现，基于tmdcs的合金不仅具有高载流子迁移率，而且具有较低的深层缺陷态密度，可以有效地收集载流子并减少不利的载流子捕获。此外，tmdc合金的低暗电流有利于实现更高的探测率。另外，与传统的tmdcs半导体相比，有机分子晶体具有低介电常数和强吸收。原子层状无机半导体与分子晶体结合后将显著调节激子耦合并产生新的光电特性。而为了克服tmdcs中弱吸收对光电探测器性能的限制，可以对分子晶体层数进行精确控制，实现互补优势，如减轻界面态结合、减轻库仑相互作用、增强光吸收效应、改善界面载流子转移等。
4、但在现有技术中，在制备
5、由于二维材料层内通过共价键相结合，层间范德华作用力很弱，因此通过机械剥离法可以快速实现二维薄膜的制备。其中，pdms剥离转移法是利用黏弹性的pdms高分子膜作为载体转移材料的方法，这种方法简单易行，无高分子旋涂且整个过程不接触任何溶液，且不会引入更多外来杂质，对衬底也无特殊要求。因而利用该技术转移二维合金材料将能有效控制tmdcs载流子迁移率的降低。值得注意的是，由于二维材料表面平坦且没有悬挂键，所以其本身是理想的范德华外延衬底材料，二维材料与有机分子间具有的范德华相互作用更是有利于高性能有机薄膜的生长。
6、现有技术“二维有机半导体薄膜的外延生长与光学性质”中提到基于范德华外延技术的气相外延生长法可以在不同的衬底表面制备具有超高质量、超高界面性质的有机薄膜，同时可以将有机薄膜的厚度精确控制在单原子层，文中指出，利用高温外延生长法制备得到的单层me-ptcdi 有机薄膜具有高均一性、高结晶度、高稳定性、高发光强度、高质量等优势，其还在该文章中指出，得到的高质量的单晶有机薄膜、高界面的有机-无机异质结构将可用于高性能的有机光电器件。但是其仅针对制膜技术做了探索，并未针对利用高温外延法制备的单层me-ptcdi 有机薄膜做进一步的应用型研究，如何将其与其他基材结合以得到高性能的光电探测器件还有待本领域技术人员做进一步地探索。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种二维有机/无机异质结光电探测器并公开了具体的制备方法，范德华外延生长的有机分子层与二维合金材料形成的异质结缺陷较少，能增强光吸收且不会导致载流子被捕获，保证制得的光电探测器在具有高的探测率的同时具有快的响应速度。
2、为了实现上述技术目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，包括如下步骤：
3、1）对衬底进行预处理，利用机械剥离的方法将待转移的二维材料转移到衬底表面，选择表面平整、厚度为5~20 nm且无残胶气泡的二维材料，形成二维材料/衬底结构；
4、2）将二维合金材料剥离在蓝膜上，反复粘贴，控制厚度为0.7~20 nm，形成二维合金材料/蓝膜结构；
5、3）将pdms薄膜贴合在载玻片上得到pdms/载玻片结构；
6、2）利用机械剥离的方法将待转移的二维合金材料转移至pdms薄膜上，形成载玻片/pdms/二维合金材料结构，以待转移的二维合金材料为中心剪掉多余的pdms薄膜；
7、5）将带有二维合金材料的载玻片固定于转移台的基片卡槽内，基材置于转移台的样品座上；
8、6）通过控制转移平台的贴合、分离速率，使得二维合金材料与pdms分离后贴合在衬底上的二维材料一侧；
9、7）将有机源材料置于管式炉的中心，上步所得基材置于下游距中心1-20 cm处，将腔室抽真空后，控制加热温度和时间，在二维合金材料上外延生长单层有机材料晶体，得有机材料/二维合金材料/二维材料/衬底结构；
10、8）将制备的两条金薄膜转移至上步所得结构的有机材料一侧的两端即完成制备。
11、进一步地，步骤1）中，所述二维材料为六方氮化硼。
12、进一步地，步骤2）中，所述二维合金材料为mo0.1w0.9s2或mo0.5w0.5s2。
13、进一步地，在将二维合金材料转移至pdms薄膜上之前需利用uv ozone处理pdms薄膜表面。
14、进一步地，转移到pdms薄膜上的二维合金材料均一、无褶皱，厚度在0.7~10 nm、层数为1~12层。
15、进一步地，步骤6）中，进行二维合金材料转移时，以每5 s下降0.1~2 μm的速度匀速放下载玻片使得二维合金材料贴合在目标衬底上的二维材料一侧，保持贴合状态1~5min，之后再以每5 s上升0.1~2 μm的速度匀速抬起载玻片使得二维合金材料完整转移至目标衬底表面。
16、进一步地，步骤7）中，所述有机源材料为n,n'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺（me-ptcdi）或3,4,9,10-苝四羧酸二酐（ptcda）。
17、进一步地，步骤7）中，管式炉加热至200~280℃，使有机源材料蒸发以在二维合金材料上外延生长单层有机材料晶体。
18、进一步地，步骤8）中，转移的两个条状金薄膜中间间距1~10 μm。
19、利用上述制备方法制备得到的二维有机/无机异质结光电探测器，在衬底上依次设有二维材料层、二维合金材料层、单层有机材料晶体和金薄膜。
20、本专利技术的有益效果为：
21、1、本申请通过设计mo0.1w0.9s2/me-ptcdi异质结制备出一种结构简单的光电探测器件，范德华外延生长的单层有机分子层与二维合金材料形成的异质结缺陷较少，能增强光吸收且不会导致载流子被捕获，较传统光电探测器件而言，本申请制备的光电探测器具有出色的检测能力，大的光吸收和光电导增益，以及快的响本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述二维材料为六方氮化硼。
3.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述二维合金材料为Mo0.1W0.9S2或Mo0.5W0.5S2。
4.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，在将二维合金材料转移至PDMS薄膜上之前需利用UV Ozone处理PDMS薄膜表面。
5.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，转移到PDMS薄膜上的二维合金材料均一、无褶皱，厚度在0.7~10nm、层数为1~12层。
6.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤6）中，进行二维合金材料转移时，以每5s下降0.1~2μm的速度放下载玻片使得二维合金材料贴合在目标衬底上的二维材料一侧，保持贴合状态1~5min，之后再以每5s上升0.1~
7.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤7）中，所述有机源材料为N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺或3,4,9,10-苝四羧酸二酐。
8.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤7）中，管式炉加热至200~280℃，使有机源材料蒸发以在二维合金材料上外延生长单层有机材料晶体。
9.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤8）中，转移的两个条状金薄膜中间间距1~10μm。
10.一种二维有机/无机异质结光电探测器，其特征在于，其是根据权利要求1-9中任一项所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法制备得到的，在衬底上依次设置二维材料层、二维合金材料层、单层有机材料晶体和金薄膜后得到光电探测器。
...【技术特征摘要】
1.一种二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述二维材料为六方氮化硼。
3.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述二维合金材料为mo0.1w0.9s2或mo0.5w0.5s2。
4.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，在将二维合金材料转移至pdms薄膜上之前需利用uv ozone处理pdms薄膜表面。
5.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，转移到pdms薄膜上的二维合金材料均一、无褶皱，厚度在0.7~10nm、层数为1~12层。
6.如权利要求1所述的二维有机/无机异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤6）中，进行二维合金材料转移时，以每5s下降0.1~2μm的速度放下载玻片使得二维合金材料贴合在目标...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵慧娟，郭笑涵，高丽，罗冰，唐泽民，周琦源，王羽凡，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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