[发明专利]一种基于二维材料CrPS4

权利要求书

1.一种基于二维材料CrPS₄异质结的可见-近红外光电探测器构筑方法，其特征在于，二维材料生长采用双温区管式炉，装有用于二维材料生长原料的石英管放入双温区管式炉中时，石英管有样品的一端在高温区，另一端在低温区；在保温过程中，高温区的样品不断升华到低温区，形成亮黑色的单晶；光电探测器至少包括硅/二氧化硅衬底，薄层CrPS₄材料以及薄层二硫化钼材料组成的异质结，还包括必要的金属电极及电极黏附层；在硅衬底上为二氧化硅层，二氧化硅层上为CrPS₄-MoS₂异质结，其中CrPS₄-MoS₂异质结中CrPS₄在二硫化钼上方，并在二氧化硅层上形成垂直结构的异质结；在CrPS₄和二硫化上分别通过电极黏附层粘结有金属电极，形成源漏电极。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维材料CrPS₄异质结的可见-近红外光电探测器构筑方法，其特征在于，所述的二维磁性材料CrPS₄的制备方法具体包括以下步骤：

(1)原材料为红磷、金属铬粉、硫粉，纯度均≥99.99％；

(2)原材料的封装在氩气气氛中，封装后，石英管内为高真空，真空度小于10^-5bar；

(3)将封装好的石英管放入水平双温区管式炉中，高温区温度为700-800℃，低温区温度为600-700℃，石英管内气压为2-5atm，保温时间为7-14天；

(4)冷却到室温在低温区得到亮黑色的CrPS₄单晶，CrPS4单晶为薄片状。

3.根据权利要求1所述的一种基于二维材料CrPS₄异质结的可见-近红外光电探测器构筑方法，其特征在于，所述的CrPS₄-MoS₂异质结为垂直堆叠结构，二氧化硅层为栅极介质层。

4.根据权利要求1所述的一种基于二维材料CrPS₄异质结的可见-近红外光电探测器构筑方法，其特征在于，基于二维材料CrPS₄-MoS₂异质结光电器件制备步骤包括：

(1)切割并清洗带有氧化层的硅片，用丙酮、异丙醇和去离子水依次顺序超声各15min，用氮气吹干后备用；

(2)将一片CrPS₄单晶放到胶带上，对折胶带和撕开，重复对折和撕开过程重复5-35次；

(3)将撕开好的胶带黏着在硅片上，放在放在90℃恒温加热板上，烘烤2.5min后取下，冷却后，将胶带沿一个方向撕下，完成机械剥离过程；

(4)采用光刻机旋涂涂胶、紫外曝光机光刻、用电子束蒸镀钛/金电极、显影得到贯穿样品的平行电极。

5.根据权利要求4所述的一种基于二维材料CrPS₄异质结的可见-近红外光电探测器构筑方法，其特征在于，光刻机旋涂涂胶的转速分低速300-600r/min和高速挡3000-10000r/min。

6.根据权利要求4所述的一种基于二维材料CrPS₄异质结的可见-近红外光电探测器构筑方法，其特征在于，光刻机旋涂涂胶的厚度为0.5-3μm。

7.根据权利要求4所述的一种基于二维材料CrPS₄异质结的可见-近红外光电探测器构筑方法，其特征在于，电极为贯穿样品的平行电极，电极间距为2-30μm。

8.根据权利要求4所述的一种基于二维材料CrPS₄异质结的可见-近红外光电探测器构筑方法，其特征在于，所述的电极为Ti/Au电极，采用电子束蒸镀沉积30-100nm厚度的金属。

9.根据权利要求4所述的一种基于二维材料CrPS₄异质结的可见-近红外光电探测器构筑方法，其特征在于，光电探测器光响应波长范围为450nm-1450nm。