[发明专利]一种铁电局域场增强的偏振光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种铁电局域场增强的偏振光电探测器，其特征在于，从下向上观测依次是衬底、二维半导体层、金属电极对以及铁电薄膜层；

所述二维半导体层的材料为黑磷；所述铁电薄膜层的材料为聚偏氟乙烯基铁电聚合物；

所述金属电极对包括第一金属电极和第二金属电极；所述第一金属电极和所述第二金属电极之间形成的沟道结构暴露出部分所述二维半导体层；其中，通过对所述铁电薄膜层电极化后暴露出的部分所述二维半导体层形成面内PN结。

2.根据权利要求1所述的一种铁电局域场增强的偏振光电探测器，其特征在于，所述衬底包括硅基底以及设置在所述硅基底上的二氧化硅层；所述衬底的厚度为0.3-0.5毫米。

3.根据权利要求1所述的一种铁电局域场增强的偏振光电探测器，其特征在于，所述二维半导体层的厚度为5-15纳米，铁电薄膜层的厚度为50-200纳米。

4.根据权利要求1所述的一种铁电局域场增强的偏振光电探测器，其特征在于，所述第一金属电极和所述第二金属电极均为铬金复合电极；所述铬金复合电极包括铬层以及设置在所述铬层上的金层；其中，所述铬层的厚度为10纳米，所述金层的厚度为20纳米。

5.一种铁电局域场增强的偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：

采用机械剥离转移工艺将二维半导体材料转移至衬底表面，以生成二维半导体层；所述二维半导体材料为黑磷；

采用电子束光刻技术、热蒸发金属工艺及剥离工艺在所述二维半导体层上制备金属电极对；所述金属电极对包括第一金属电极和第二金属电极；所述第一金属电极和所述第二金属电极之间形成的沟道结构；

采用旋涂工艺在目标器件上制备铁电薄膜层，得到目标样品；所述铁电薄膜层的材料为聚偏氟乙烯基铁电聚合物；所述目标器件包括所述衬底、设置在所述衬底上的二维半导体层以及设置在所述二维半导体层上的金属电极对。

6.根据权利要求5所述的一种铁电局域场增强的偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，还包括：

利用压电力显微镜极化所述目标样品中的铁电薄膜层，从而使所述沟道结构所暴露出的二维半导体层形成面内PN结。

7.根据权利要求5所述的一种铁电局域场增强的偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，所述采用机械剥离转移工艺将二维半导体材料转移至衬底表面，以生成二维半导体层，具体包括：

在具有氮气氛围的手套箱中采用机械剥离转移工艺将将二维半导体材料转移至衬底表面，以生成二维半导体层；

其中，所述衬底包括硅基底以及设置在所述硅基底上的二氧化硅层；所述二维半导体层的厚度为5-15纳米。

8.根据权利要求5所述的一种铁电局域场增强的偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，所述采用电子束光刻技术、热蒸发金属工艺及剥离工艺在所述二维半导体层上制备金属电极对，具体包括：

采用电子束光刻技术在所述二维半导体层上制备金属电极图形；

采用热蒸发金属工艺在所述金属电极图形上制备样品金属电极；

采用剥离工艺，剥离所述样品金属电极上的金属膜，获得金属电极对；

其中，所述第一金属电极和所述第二金属电极均为铬金复合电极；所述铬金复合电极包括铬层以及设置在所述铬层上的金层；所述铬层的厚度为10纳米，所述金层的厚度为20纳米。

9.根据权利要求5所述的一种铁电局域场增强的偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，所述采用旋涂工艺在目标器件上制备铁电薄膜层，得到目标样品，具体包括：

在具有氮气氛围的手套箱中，运用旋涂工艺在目标器件上制备铁电薄膜层，得到初步目标样品；

将所述初步目标样品放置在热板上，并在135℃下退火2-4小时，得到最终的目标样品；所述铁电薄膜层的厚度为50-200纳米。

10.根据权利要求6所述的一种铁电局域场增强的偏振光电探测器的制备方法，其特征在于，所述利用压电力显微镜极化所述目标样品中的铁电薄膜层，从而使所述沟道结构所暴露出的二维半导体层形成面内PN结，得到偏振光电探测器，具体包括：

将压电力显微镜中的导电探针以接触模式对所述目标样品进行扫描，确定所述铁电薄膜层；

将信号发生器产生的电压通过导电探针施加在所述铁电薄膜层上，从而调控目标二维半导体层分别为电子导电和空穴导电，最终使所述目标二维半导体层形成面内PN结，得到偏振光电探测器；

其中，在所述铁电薄膜层的一侧施加正电压，在所述铁电薄膜层的另一侧施加负电压。