[发明专利]一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器件及其制备方法

说明书

本发明提供的一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器件及其制备方法，在覆盖氧化硅的硅衬底上转移硫化钨材料，在硫化钨材料一端上面转移石墨烯材料实现覆盖接触，在覆盖有石墨烯的硫化钨材料一端上面制备接触电极，充当器件一端的接触电极及引线电极；硫化钨材料另一端上面直接制备金属电极或者金属光栅，充当器件另一端的接触电极及引线电极。本发明提供了一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器件，解决常规金属WS₂金属器件在均匀全光照射下没有净光响应的问题，同时保留了WS₂材料原有的光电特性，使得在室温下高灵敏且多功能性的光电探测具有推广使用价值。

技术领域

本发明涉及光电探测器件技术领域，尤其是一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器件及其制备方法。

背景技术

二维层状纳米片在构建高性能的光电探测器的应用中吸引了广泛的研究兴趣。二维(2D)层状材料可用于构造范德华(vdW)光电探测器，而不会出现晶格失配问题。2D层状材料具有自然钝化的表面，可以避免产生漏电流，并且由于不存在表面悬键，可以合理地堆垛不同的2D材料以形成vdW异质结。此外，不同2D材料的层可调能带结构非常适合于工程化新型光电探测器。但是，大多数2D光电探测器都以光电导或光伏模式工作。在光电导结构中，光电探测器对光学增益具有高响应率，但是受到大暗电流或慢响应速度的困扰。尽管结的形成将有效地抑制暗电流，但是耗尽区限制了光电流。在光伏光电探测器中，由于难以调控2D材料的掺杂，因此材料光电性能受到限制。

近几年，以WSe₂和MoS₂为代表的低维材料从理论和实验上在纳米光电子领域获得了广泛研究并取得重要进展，WS₂作为过渡金属硫族化物的典型代表，拥有良好的延展性和优良的迁移率，具有较低的截止电流以及较高的开关比。当WS₂晶体薄膜材料层数从多层变为单层时，带隙由间接带隙变为直接带隙，因而引起了研究者的广泛关注。在光电探测器领域，二硫化钨(WS₂)表现出出色的光学和电子特性，使其成为一种在光电应用领域有吸引力的光敏材料。常规的WS₂光电探测器件主要采用金属WS₂金属的结构，器件的光响应主要来源于WS₂与金属电极交界处的肖特基结。当入射光局域地照射在WS₂与金属电极的交界处时会诱导出宏观的光电流。但是，这种器件主要的问题是在均匀的全光照射下WS₂与两端金属的接触结产生大小相近、方向相反的光电流，两者互相抵消，器件对外没有净的光响应导致WS₂的响应率低，只有微弱几mA/W，阻碍了其在高性能光电探测器中的应用。

因此，如何解决常规金属WS₂金属器件在均匀全光照射下没有净光响应的问题及保留了WS₂材料原有的光电特性，为实现室温下高灵敏且多功能性的光电探测，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一个目的在于，提供一种提高探测器的响应率的一种场操控可调的光电灵敏性探测器件。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种非对称性诱导室温高灵敏光电探测器件，其特征在于：在覆盖氧化硅的硅衬底上转移硫化钨材料，在硫化钨材料一端上面转移石墨烯材料实现覆盖接触，在覆盖有石墨烯的硫化钨材料一端上面制备接触电极，充当器件一端的接触电极及引线电极；硫化钨材料另一端上面直接制备金属电极或者金属光栅，充当器件另一端的接触电极及引线电极。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的优选技术方案：所述的覆盖氧化硅的硅衬底的厚度为0.5～1mm；

所述的硫化钨材料的光敏沟道的长度为6～10μm，厚度为10～20nm；

所述的石墨烯材料长度为3～5μm，厚度为2～3nm；