[发明专利]一种基于γ-InSe/Ge混维异质结的光电二极管及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于γ-InSe/Ge混维异质结的光电二极管，其特征在于，所述混维异质结的光电二极管的结构为漏电极/InSe/Ge垂直异质结/源电极，所述异质结的光电二极管是在清洗过的Ge衬底上沉积介质层SiO₂薄膜使之完全覆盖，再在介质层SiO₂上光刻Ge窗口，并置于缓冲氧化刻蚀液液中浸泡使Ge窗口刻蚀深度至Ge表面；经紫外曝光分别在Ge窗口和介质层SiO₂上光刻源电极和漏电极图案并蒸镀金属，在保护气氛下100～150℃退火处理制得源电极和漏电极；将剥离的InSe纳米片转移到Ge窗口上，InSe纳米片一部分与介质层SiO₂接触，另一部分与Ge窗口接触形成InSe/Ge垂直异质结；Ge窗口与源电极、InSe纳米片和介质层SiO₂接触；漏电极与InSe纳米片和介质层SiO₂接触，然后在惰性气体中100～150℃退火处理制得。

2.根据权利要求1所述的基于γ-InSe/Ge混维异质结的光电二极管，其特征在于，所述的Ge衬底为P型掺杂Ge衬底，InSe为N型掺杂的γ-InSe。

3.根据权利要求1所述的基于γ-InSe/Ge混维异质结的光电二极管，其特征在于，所述介质层SiO₂的厚度为100～300nm；所述InSe纳米片的厚度为10～300nm。

4.根据权利要求1所述的基于γ-InSe/Ge混维异质结的光电二极管，其特征在于，所述源电极和漏电极的金属为Au或表面有Au的金属组合，Au的厚度为50～100nm。

5.根据权利要求4所述的基于γ-InSe/Ge混维异质结的光电二极管，其特征在于，所述表面有Au的金属组合为Cr和Au。

6.根据权利要求1所述的基于γ-InSe/Ge混维异质结的光电二极管，其特征在于，所述退火处理的时间均为20～50min；所述保护气氛为氮气或氩气，所述惰性气体为氩气。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基于γ-InSe/Ge混维异质结的光电二极管的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

S1.将Ge衬底用BOE溶液浸泡，然后依次使用丙酮、异丙醇、乙醇和去离子水超声清洗，再用氮气吹干，制得无表面氧化层的Ge衬底；

S2.利用PECVD在Ge衬底上沉积介质层SiO₂薄膜使之完全覆盖；

S3.利用紫外激光直写光刻在沉积介质层SiO₂的Ge衬底上光刻出窗口图案，再置于BOE中浸泡，刻蚀掉表面介质层，制得Ge窗口；

S4.通过紫外激光直写光刻分别在Ge窗口和介质层SiO₂上曝光显影出源电极和漏电极图案，再利用电子束蒸发和热蒸发蒸镀金属，经过丙酮溶脱光刻胶，在氮气或氩气气氛中100～150℃退火，得到源电极和漏电极；

S5.利用PVA干法转移将机械剥离的InSe纳米片转移至Ge窗口上，所述InSe纳米片一部分与漏电极和介质层SiO₂接触，另一部分和Ge窗口接触，获得γ-InSe/Ge混维异质结；

S6.将上述整体在氩气气氛中100～150℃退火，制得基于γ-InSe/Ge混维异质结的光电二极管。

8.根据权利要求7所述的基于γ-InSe/Ge混维异质结的光电二极管的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述Ge窗口的面积为410～450μm²。

9.权利要求1-6任一项所述的基于γ-InSe/Ge异质结的光电二极管在宽光谱，偏振灵敏的光电探测器或近红外成像领域中的应用。