[发明专利]MXene/n-Ge高速宽带自供电光电探测器的制作方法及探测器

说明书

本发明公开了一种MXene/n‑Ge高速宽带自供电光电探测器的制作方法，获取Ti₃C₂T_x胶体溶液，以及掺有Sb的n‑Ge衬底，清除n‑Ge衬底表面杂质，然后将Ti₃C₂T_x胶体溶液覆在n‑Ge衬底上，在室温下干燥至恒重后形成Ti₃C₂T_x膜层使得Ti₃C₂T_x膜层与n‑Ge衬底形成肖特基异质结。本发明还公开了一种通过上述方法制得而成的MXene/n‑Ge高速宽带自供电光电探测器，该探测器结构简单，工作稳定，检测效果好，响应时间极快，精度和可靠性高，还具有体积小、重量轻的优点，另外传感器制作容易，成本低廉。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种MXene/n-Ge高速宽带自供电光电探测器的制作方法及探测器。

背景技术

MXene是二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物，通过酸性水溶液刻蚀法制备得到的。作为一种新型的化学性质稳定的环境友好型二维材料，至2011年报道以来，引起了科学界广泛的关注。MXene的化学通式为M_n+1X_nT_x(n＝1,2,3)，M是过渡金属元素(Ti,Nb,Mo,V等)，X是C，N或CN元素，T_x代表MXene表面衍生的官能团(-OH,＝O,-F)。目前已报道的合成方式主要有水溶液刻蚀法、熔盐刻蚀法、化学气相沉积法(CVD)、电化学刻蚀法和盐溶液声学合成等。由于MXene表面丰富官能团、大的比表面积、优异的透光性、高电导率和功函数可调等特性，使MXene在光电器件领域具有广泛的应用。如锂离子电池、超级电容器、发光二极管、电磁屏蔽和光电探测器等。

光电探测器是能将光信号转换为电信号的电子器件之一，不同波段工作的光电探测器被广泛的应用在热成像、自动控制、图像传感和通信等领域。从石墨烯这类二维材料被首次发现以来，将新型的二维材料与其他半导体材料结合形成范德华异质结表现出的优异的光电探测性能引起了大量研究者们的兴趣。到目前为止，将MXene与传统半导体结合制备光电探测器的研究少有报道，有人利用喷涂的方法将MXene与GaN结合形成MXene/GaN光电探测器，该器件在355nm光照下获得了284mA/W的响应度，其上升和下降时间为7.55μs和1.67ms。然而，受限于GaN的宽带隙特性，器件无法做到对光的宽带吸收，且采用喷涂的方法制备器件成本昂贵，工艺复杂，器件响应速度较慢。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种制作简易，制作出来的光电探测器适用于多段光谱响应以及响应时间快的MXene/n-Ge高速宽带自供电光电探测器的制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种MXene/n-Ge高速宽带自供电光电探测器的制作方法，包括：

获取Ti₃C₂T_x胶体溶液，以及掺有Sb的n-Ge衬底，清除n-Ge衬底表面杂质，然后将Ti₃C₂T_x胶体溶液覆在n-Ge衬底上，在室温下干燥至恒重后形成Ti₃C₂T_x膜层使得Ti₃C₂T_x膜层与n-Ge衬底形成肖特基异质结。

作为优化，所述Ti₃C₂T_x膜层的厚度大致为500-600nm