[发明专利]一种石墨烯/二硫化钨-二硒化钨异质结/石墨烯光电探测器及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光电探测器技术领域，公开了一种石墨烯/WS₂‑WSe₂异质结/石墨烯光电探测器及其制备方法和应用。所述光电探测器的结构为电极/石墨烯/WS₂‑WSe₂异质结/石墨烯/电极；所述石墨烯与WSe₂‑WS₂异质结不接触，所述电极与WS₂和WSe₂均不接触。该方法是在SiO₂/Si衬底上用机械剥离法获取单层或几层WS₂，再利用PDMS将WSe₂转移到SiO₂/Si的WS₂上，再将石墨烯分别转移到WS₂和WSe₂上，最后在石墨烯两端进行光刻，镀金属电极，制成光电探测器。在405nm波长2mW光功率照射下，光电探测器开关比达到了121倍左右，比两端没有石墨烯的探测器的开关比提高了0.45倍。

技术领域

本发明属于光电探测器技术领域，更具体地，涉及一种石墨烯(Gr)/二硫化钨(WS₂)-二硒化钨(WSe₂)异质结/石墨烯光电探测器及其制备方法和应用。

背景技术

二维材料如石墨烯和过渡金属二硫属化物，在过去十几年中因其独特的电子结构和物理特性而受到广泛关注。同时，由二维材料和传统半导体组成的范德华异质结构一直表现出优异的光电性能，近年来备受关注。机械剥离法是从其原生多层结构或其生长衬底获得高质量单层或几层纳米晶体的最成功技术。同时，石墨烯的电荷载流子表现出巨大的本征迁移率，此外，单层石墨烯在300～2500nm的宽范围内表现出7^10⁵cm^-1的高光学吸收系数，远高于传统半导体材料这些优异的光学性能，提供了石墨烯作为支撑材料和/或活性材料在各种功能器件如发光二极管、太阳能电池、光催化剂、生物传感器和光探测器等方面的广阔前景。为了能使传感器有更好的信号质量，排除更多环境干扰，提取信号信息，因此，我们尝试通过在异质结两端加入单层石墨烯来提高光电探测器的光电性能。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明提供一种石墨烯/二硫化钨(WS₂)-二硒化钨(WSe₂)异质结/石墨烯光电探测器。

本发明的另一目的在于提供上述石墨烯/WS₂-WSe₂异质结/石墨烯光电探测器的制备方法。该方法通过探针台测试，证明开关比达到了121倍，比单纯WS₂-WSe₂异质结光电探测器提高光电探测器开关比，有利于推动二维WS₂、WSe₂及其他二维材料在光探测等领域的进一步发展应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种石墨烯/二硫化钨-二硒化钨异质结/石墨烯光电探测器，所述石墨烯/二硫化钨-二硒化钨异质结/石墨烯光电探测器的结构为电极/石墨烯/WS₂-WSe₂异质结/石墨烯/电极；所述石墨烯与WSe₂-WS₂异质结不接触，所述电极与WS₂和WSe₂均不接触。

优选地，所述WS₂和WSe₂的厚度均为1～50nm；所述石墨烯的厚度为1～20nm；所述电极为Ti/Au或Cr/Au。

所述的WS₂-WSe₂异质结光电探测器的制备方法，包括以下具体步骤：

S1.分别使用丙酮溶液、异丙醇溶液、去离子水浸泡SiO₂/Si衬底，每次浸泡完超声5min；