[发明专利]一种极化与量子点共调控的高光电响应探测器单元

说明书

本发明属于光电响应探测技术领域，具体涉及一种极化与量子点共调控的高光电响应探测器单元。包括依次衬底、功能层、左电极、量子点、右电极，功能层位于衬底之上，功能层两侧分别为左电极和右电极，量子点分布于功能层之上，衬底为绝缘体或者为有较厚绝缘镀层的半导体，功能层为单层或多层的二维层状铁电材料，量子点为金属或者二维半导体材料纳米片。本发明能够有效提高现有技术中光电响应二维探测器单元在光/暗条件下的电流比值，并能根据需要有效调控响应时间，该类器件可以应用于柔性电子中，制备简单，易于实现微型化应用。

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种极化与量子点共调控的高光电响应探测器单元。

背景技术

光电探测器是一种能够将光信号转变为电信号的器件，新型二维光电探测器是其中一类基于新型二维层状范德华材料的柔性或非柔性器件，它们在新型光通讯、光成像、环境监测、导弹监测和远程操作等领域具有非常大的应用前景。一般来说，光电探测器的性能强烈地受功能层材料的影响，应使用具有较小禁带宽度的半导体材料来充当功能层，同时，还要充分考虑光电探测器的开态响应、关态响应时间，为避免出现数据传输、成像、监测等方面错误，应尽可能提高探测器的开/关态电流比值。

近几年出现的新型二维层状材料为光电探测器的发展注入了新的活力。二维层状半导体材料具有更好的光电性能，并且通过表面改性可调控光电响应时间、开/关态电流比值，使得更适应现实科技发展的需要。在众多的二维层状材料中，二维层状铁电材料在具有较低的禁带宽度同时又具有一定的铁电极化性能，特别是某些二维层状铁电材料同时具有面内极化和面外极化，并且面内极化和面外极化的翻转是联动的，即面内极化在翻转的同时会引起面外极化的翻转。针对这一类二维层状铁电材料，许多科研工作者对其光电响应性能进行了探索，发现性能研究的结果相差很大，响应时间从几微秒到几百微秒不等，而开/关态电流比值只有几到几十。鲜见研究者对这些二维铁电材料中的铁电极化对光电响应的调控进行研究。研发新型二维层状铁电材料基光电探测器并提高其性能，对发展新型光电探测器具有重大意义。

发明内容

本发明提供一种极化与量子点共调控的高光电响应探测器单元，利用铁电极化和量子点来实现高的光电响应调控，在调控其响应时间的同时，能够极大地提高其开/关态电流比值，避免其应用于传输、成像、监测等方面时出现错误。由于所材料的二维层状铁电材料具有柔性功能，因此其不仅在硬质器件中具有广泛的应用前景，在柔性、全透明的器件应用方面也具有广泛的应用前景。

本发明提供了一种极化与量子点共调控的高光电响应探测器单元，依次包括衬底、功能层、左电极、量子点、右电极，其特征在于，所述功能层位于衬底之上，所述功能层两侧分别为左电极和右电极，所述量子点分布于功能层之上。

所述衬底为绝缘体或者为有较厚绝缘镀层的半导体，可以是石英衬底、氧化铝衬底、氧化硅包覆硅衬底、云母片、PET、氧化铪包覆硅衬底中的一种或者几种材料构成的复合材料。