[发明专利]面内非对称局域场调控的低维纳米光电探测器及制备方法在审
| 申请号： | 201810091051.8 | 申请日： | 2018-01-30 |
| 公开（公告）号： | CN108400198A | 公开（公告）日： | 2018-08-14 |
| 发明（设计）人： | 胡伟达;汪洋;龙明生;王现英;王鹏;陈效双;陆卫 | 申请（专利权）人： | 中国科学院上海技术物理研究所 |
| 主分类号： | H01L31/113 | 分类号： | H01L31/113;H01L31/0216;H01L31/18 |
| 代理公司： | 上海沪慧律师事务所 31311 | 代理人： | 李秀兰 |
| 地址： | 200083 *** | 国省代码： | 上海;31 |
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| 摘要： | 本发明公开了一种面内非对称局域场调控的低维纳米光电探测器及制备方法。器件结构自下而上依次为衬底、氧化物层、纳米半导体、源漏电极和介质层。器件制备步骤是将用CVD方法生长出的超薄氧化锌(ZnO)纳米片转移到具有氧化物层的硅衬底上，利用电子束曝光和热蒸发等工艺制作源、漏电极，然后再利用电子束曝光和原子层沉积等工艺制作二氧化铪(HfO2)介质层，制备成低维纳米光电探测器。通过引入非对称HfO2，形成带电气体分子对纳米片的部分吸附，来调控氧化锌纳米片两边载流子的浓度，从而形成面内非对称局域场，最终来加快器件的响应速度，并且器件还展现了超高的探测率。本发明的优点是制备简单，响应速度快，暗电流低，探测率高和功耗小。 | ||
| 搜索关键词： | 非对称 制备 纳米光电探测器 局域场 低维 电子束曝光 工艺制作 氧化物层 介质层 纳米片 探测率 调控 载流子 氧化锌纳米片 纳米半导体 原子层沉积 带电气体 二氧化铪 器件结构 器件制备 源漏电极 暗电流 硅衬底 漏电极 热蒸发 形成面 氧化锌 再利用 响应 衬底 功耗 吸附 两边 生长 引入 | ||
【主权项】：
1.一种面内非对称局域场调控的低维纳米光电探测器，其特征在于：所述的探测器的结构自下而上依次为：P型Si衬底(1)，SiO2层(2)，在SiO2氧化层上的超薄ZnO纳米片(3)，在ZnO纳米片上左右两端制作源极(4)和漏极(5)，在源极和漏极中间ZnO纳米片的一半沉积二氧化铪介质层(6)；所述的(1)P型Si衬底是硼重掺杂；所述的(2)SiO2氧化层厚度是300±10纳米；所述的氧化锌层(3)的的厚度是20～40纳米,长宽分别是10～20微米，2～10微米；所述的金属源极(4)和金属漏极(5)为Ti和Au电极，下层Ti厚度为5‑15纳米，上层Au厚度为45‑75纳米；所述的顶部钝化层(6)是HfO2，厚度是10～20纳米。
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- 孙云飞;陶重犇;班建民;罗恒 - 苏州科技大学
- 2017-08-01 - 2018-04-27 - H01L31/113
- 本实用新型公开了一种远红外波宽频探测器，包括基底层；所述基底层上设有氮化镓层；所述氮化镓层上设有源电极、漏电极、氮化铝镓层；所述氮化镓层与氮化铝镓层之间设有硫化镓层；所述氮化铝镓层位于源电极、漏电极之间；所述氮化铝镓层上设有1号天线、2号天线、3号天线、栅极；所述1号天线、2号天线、3号天线呈品字形分布；所述1号天线与2号天线结构一致，都为长方体结构；所述1号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述2号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述1号天线的凹槽与2号天线的凹槽相对；所述3号天线为梯形体结构；所述梯形体上表面设有凹槽。可以收集不同方向的电磁波，实现了多向、宽频检测。
- 宽频远红外探测器-201720945981.6
- 孙云飞;班建民;陶重犇;姜莉 - 苏州科技大学
- 2017-08-01 - 2018-02-06 - H01L31/113
- 本实用新型公开了一种宽频远红外探测器，包括基底层；所述基底层上设有氮化镓层；所述氮化镓层上设有源电极、漏电极、氮化铝镓层；所述氮化镓层与氮化铝镓层之间设有硫化镓层；所述氮化铝镓层位于源电极、漏电极之间；所述氮化铝镓层上设有1号天线、2号天线、3号天线、栅极；所述1号天线、2号天线、3号天线呈品字形分布；所述1号天线与2号天线结构一致，都为长方体结构；所述1号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述2号天线靠近栅极的侧面设有凹槽；所述1号天线的凹槽与2号天线的凹槽相对；所述3号天线为长方体结构；所述长方体上表面设有弧形凸起。可以收集不同方向的电磁波，实现了多向、宽频检测。
- 一种基于金属纳米结构的光吸收增强型石墨烯晶体管-201510319639.0
- 汤乃云 - 上海电力学院
- 2015-06-11 - 2018-02-02 - H01L31/113
- 本发明涉及一种基于金属纳米结构的光吸收增强型石墨烯晶体管，包括由下到上依次设置的柔性衬底、金属电极层、介质层、石墨烯层及金属纳米颗粒层，在所述石墨烯层两端分别生长第一金属电极与第二金属电极，所述金属电极层为栅极，第一金属电极为源极，第二金属电极为漏极，构成MOS结构；所述第一金属电极和第二金属电极之间设有提供偏压的电压源，通过调节所述偏压来调制所述石墨烯层的光电流。相对传统的硅基晶体管，本发明可实现柔性探测，便于携带，可伸缩，塑性强，可应用在众多新型领域，具有广阔的应用前景。
- 一种石墨烯‑二硫化钼侧向异质结光电探测器结构-201710578169.9
- 张永哲;邓文杰;游聪娅;刘北云;陈永锋;申高亮 - 北京工业大学
- 2017-07-16 - 2017-12-29 - H01L31/113
- 一种石墨烯‑二硫化钼侧向异质结光电探测器结构，属于光电探测技术领域。光电探测器至少包括硅/二氧化硅衬底，薄层石墨烯材料以及薄层二硫化钼材料组成的沟道材料，还包括必要的金属电极及电极黏附层。在硅衬底上为二氧化硅层，二氧化硅层上为石墨烯‑二硫化钼异质结，其中石墨烯‑二硫化钼异质结中石墨烯和二硫化钼并行在二氧化硅层上，一侧为石墨烯一侧为二硫化钼，形成侧向连接石墨烯‑二硫化钼结型二维材料；在石墨烯和二硫化钼上分别通过电极黏附层粘结有金属电极，形成源漏电极。石墨烯‑二硫化钼侧向异质结光电探测器具有良好整流及光电特性。
- 基于石墨烯量子点的THz单光子探测器及其制备方法-201610910113.4
- 方靖岳;乔帅;王飞;张学骜;秦华;常胜利;秦石乔 - 中国人民解放军国防科学技术大学
- 2016-10-19 - 2017-10-13 - H01L31/113
- 一种基于石墨烯量子点的THz单光子探测器及其制备方法，采用石墨烯单量子点或者串联石墨烯双量子点与纳米条带石墨烯静电计相耦合的基本结构，以硅基片、源极、漏极、侧栅极、背栅极、库仑岛、静电计和保护层为基本组成单元，将源极、漏极、侧栅极、库仑岛和静电计集成设置在硅基片表面形成的二氧化硅衬底上，将背栅极设置在硅基片的硅衬底上，其中，石墨烯单量子点或者串联石墨烯双量子点作为THz单光子探测器的库仑岛，库仑岛位于源极、漏极和侧栅极之间，库仑岛附近集成一个石墨烯纳米条带作为石墨烯静电计；库仑岛与源极和漏极以隧道结的形式耦合，库仑岛与侧栅极、背栅极和石墨烯静电计以电容的形式耦合。本发明克服了现有制备方法中，工艺难度大和灵敏度低的问题。
- 一种栅压控制的透明场效应紫外探测器及其制备方法-201510952140.3
- 张新安;赵俊威;李爽;张伟风 - 河南大学
- 2015-12-18 - 2017-08-25 - H01L31/113
- 本发明公开了一种栅压控制的透明场效应紫外探测器及其制备方法，该紫外探测器包括衬底，为ITO导电玻璃；所述ITO导电玻璃上层ITO导电膜为ITO栅电极；栅电极绝缘层，为ZrO2膜，位于所述ITO栅电极上；有源层，为InZnO膜，位于所述栅电极绝缘层上；源电极、漏电极，均为InZnO膜，分别与所述有源层连接。该紫外探测器为整体全透明器件，透光性好；通过控制栅压大小调整器件工作状态，全透明紫外探测器和晶体管放大增益特性于一体，采用平面制备工艺，具有结构简单快捷，响应速度快，工作频带宽等优点，可以获得高速、大增益的紫外探测器件，在通信和检测领域有广阔的应用前景。
- 一种基于石墨烯量子点的THz单光子探测器-201621134980.5
- 方靖岳;乔帅;王飞;张学骜;秦华;常胜利;秦石乔 - 中国人民解放军国防科学技术大学
- 2016-10-19 - 2017-07-21 - H01L31/113
- 一种基于石墨烯量子点的THz单光子探测器，采用石墨烯单量子点或者串联石墨烯双量子点与纳米条带石墨烯静电计相耦合的基本结构，以硅基片、源极、漏极、侧栅极、背栅极、库仑岛、静电计和保护层为基本组成单元，将源极、漏极、侧栅极、库仑岛和静电计集成设置在硅基片表面形成的二氧化硅衬底上，将背栅极设置在硅基片的硅衬底上，其中，石墨烯单量子点或者串联石墨烯双量子点作为THz单光子探测器的库仑岛，库仑岛位于源极、漏极和侧栅极之间，库仑岛附近集成一个石墨烯纳米条带作为石墨烯静电计；库仑岛与源极和漏极以隧道结的形式耦合，库仑岛与侧栅极、背栅极和石墨烯静电计以电容的形式耦合。本实用新型克服了现有单光子探测器制备工艺难度大和灵敏度低的问题。
- 基于石墨烯碳纳米管复合吸收层的红外光探测晶体管-201510150620.8
- 王枫秋;刘远达;黎遥;徐永兵;张荣 - 南京大学
- 2015-03-31 - 2017-04-12 - H01L31/113
- 本发明提供了一种基于石墨烯碳纳米管复合吸收层的红外光探测晶体管。该晶体管包括自下而上依次设置的栅极金属层、衬底、栅极介质层、石墨烯/碳纳米管复合吸收层；所述石墨烯/碳纳米管复合吸收层由至少一层石墨烯层和至少一层碳纳米管层组成，并且，至少一层石墨烯层与所述栅极介质层接触，所述石墨烯层的两端分别设有源极、漏极，所述石墨烯/碳纳米管复合吸收层中的碳纳米管层设于所述源极、漏极之间，且所述碳纳米管层不与所述源极、漏极接触。本发明提供的红外光探测晶体管对红外光敏感，可应用于有线或无线通讯、感测和监控等领域。
- 专利分类
H01 基本电气元件
H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L31-00 对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射，或微粒辐射敏感的，并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的，或者专门适用于通过这样的辐射进行电能控制的半导体器件；专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或
H01L31-02 .零部件
H01L31-0248 .以其半导体本体为特征的
H01L31-04 .用作转换器件的
H01L31-08 .其中的辐射控制通过该器件的电流的，例如光敏电阻器
H01L31-12 .与如在一个共用衬底内或其上形成的，一个或多个电光源，如场致发光光源在结构上相连的，并与其电光源在电气上或光学上相耦合的
H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L31-00 对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射，或微粒辐射敏感的，并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的，或者专门适用于通过这样的辐射进行电能控制的半导体器件；专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或
H01L31-02 .零部件
H01L31-0248 .以其半导体本体为特征的
H01L31-04 .用作转换器件的
H01L31-08 .其中的辐射控制通过该器件的电流的，例如光敏电阻器
H01L31-12 .与如在一个共用衬底内或其上形成的，一个或多个电光源，如场致发光光源在结构上相连的，并与其电光源在电气上或光学上相耦合的
