[发明专利]一种具有低暗电流的自驱动型光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种具有低暗电流的自驱动型光电探测器，其特征在于，包括衬底以及衬底上的二维半导体材料薄片、两个金属电极、隧穿层和俘获层，所述两个金属电极分别沉积在衬底两侧，所述隧穿层位于二维半导体异质结材料薄片顶部，所述俘获层位于隧穿层上方；所述的二维半导体材料薄片分别是过渡金属硫族化物WSe₂和石墨烯，所述隧穿层材料为HfO₂，所述俘获层材料为Si₃N₄。

2.根据权利要求1所述的一种具有低暗电流的自驱动型光电探测器，其特征在于：所述金属电极采用50nmAu/10nmTi构成。

3.一种具有低暗电流的自驱动型光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、二维材料的制备；

S2、在衬底上制备电极材料；

S3、异质结的构建；

S4、在异质结材料上制备隧穿层和俘获层；

S5、在制成的Graphene-WSe₂-Au器件上根据需要制备钝化层保护二维材料的稳定性。

4.根据权利要求3所述的一种具有低暗电流的自驱动型光电探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，二维材料通过机械剥离或者化学气相沉积的方法获得。

5.根据权利要求3所述的一种具有低暗电流的自驱动型光电探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，Au/Ti(50nm/10nm)电极通过电子束蒸镀的方法获得，沉积在硅衬底两侧，硅衬底是具有300nm SiO₂氧化层的硅片。

6.根据权利要求3所述的一种具有低暗电流的自驱动型光电探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，将获得的WSe₂薄片和石墨烯薄片通过先后两步确定性转移的方法转移到衬底上， 且石墨烯薄片的一侧压在WSe₂薄片上，与WSe₂之间构成范德华异质结，另一侧压在金电极上，是一种欧姆接触；WSe₂薄片的另外一侧压在金属电极上，与金电极形成肖特基结， 从而构成Graphene-WSe₂-Au结构的器件。

7.根据权利要求3所述的一种具有低暗电流的自驱动型光电探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，先采用原子层沉积技术(ALD)在WSe₂与石墨烯异质结材料顶部沉积一层HfO₂层，作为隧穿层，然后采用液体剥离方法制备Si₃N₄纳米片的分散液滴在HfO₂顶部，并在室温下干燥24小时，形成一层俘获层。

8.根据权利要求3所述的一种具有低暗电流的自驱动型光电探测器的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，钝化层材料一般使用光刻胶和氮化硅等材料。