硒化镍钽/硒化钨异质结光电探测器及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115360259A(43)申请公布日2022.11.18(21)申请号202211121131.6(22)申请日2022.09.15(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人张胜利魏鹏飞郭婷婷宋秀峰曾海波(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203专利代理师刘海霞(51)Int.Cl.H01L31/109(2006.01)H01L31/0224(2006.01)H01L31/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称硒化镍钽/硒化钨异质结光电探测器及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种硒化镍钽/硒化钨异质结光电探测器及其制备方法。所述的异质结光电探测器自下而上依次为衬底、Ta2NiSe5薄片、WSe2薄片和金属源、漏电极，通过先在衬底上制备Ta2NiSe5薄片，在此基础上转移WSe2薄片至Ta2NiSe5表面，两种半导体通过范德华力结合，形成范德华异质结，再制备金属源漏电极，形成范德华异质结光电探测器。本发明通过构建异质结，使得其在光照条件下产生的电子与空穴在异质结处迅速分离，能够有效降低暗电流，显著提高所制备的光电探测器的响应度和探测率。CN115360259ACN115360259A权利要求书1/1页1.Ta2NiSe5/WSe2异质结光电探测器，其特征在于，自下而上依次为：衬底、Ta2NiSe5薄片、WSe2薄片、金属源电极、金属漏电极，WSe2薄片位于Ta2NiSe5薄片上方且与Ta2NiSe5薄片部分交叠。2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的衬底为刚性衬底或柔性衬底。3.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，刚性衬底为表面设置二氧化硅绝缘层的硅衬底、石英玻璃、蓝宝石或云母；柔性衬底为聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯。4.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的Ta2NiSe5薄片的厚度为1nm～100nm。5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的WSe2薄片的厚度为1nm～100nm。6.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的金属源电极或金属漏电极选自Cr、Ti、Ni、Au、Pd、Pt和Ag中的一种或者多种的组合。7.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的金属源电极或金属漏电极的厚度为5nm～50nm。8.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，采用的金属源电极为Cr/Au，金属漏电极为Pd。9.根据权利要求1～8任一所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1：用丙酮、乙醇和去离子水依次超声清洗衬底10～20min，并用氮气吹干；步骤2：采用机械剥离转移方法将底层二维半导体Ta2NiSe5薄片转移至衬底表面；步骤3：采用机械剥离转移方法将顶层二维半导体WSe2薄片转移至PDMS衬底上；步骤4：通过微机械转移平台，将步骤3制备的WSe2薄片从PDMS衬底转移到步骤2制备的Ta2NiSe5薄片上，使其部分堆叠；步骤5：定义电极图案，在衬底上制备金属源电极和金属漏电极，形成Ta2NiSe5/WSe2异质结光电探测器。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤5中，利用紫外光刻技术、电子束曝光技术或激光直写技术定义电极图案，结合热蒸镀、电子束蒸镀或磁控溅射及lift‑off工艺制备金属源电极和金属漏电极。2CN115360259A说明书1/4页硒化镍钽/硒化钨异质结光电探测器及其制备方法技术领域[0001]本发明属于光电探测技术领域，涉及一种硒化镍钽/硒化钨(Ta2NiSe5/WSe2)异质结光电探测器及其制备方法。背景技术[0002]光电探测器是一种能够将光信号转换成电信号的电子器件，是光电系统的重要组成部分。随着信息时代的到来，光电设备已经融入了人们生活的方方面面：从智能手机等便携的电子设备的相机系统，到汽车上的行车记录和倒车影像；从医院的医学成像检测，到公共场所的安防监控；从气象卫星的天气预报，到卫星地图导航等等。除了日常生活之外，光电探测器在农业、工业、天文学、航天遥感等领域也有着重要应用。光电探测器作为光电设备的核心部件，它的研究与应用不断地推动科学技术的发展。[0003]过渡金属硫族化物(TMDs)作为一种新型的二维层状材料，其层与层之间通过范德华力结合而成。相比于其他块状材料，这些独特的二维材料具有优异的电学性质、光学特性以及机械强度等。和传统的硅基器件相比，二维材料光电器件为满足日益增长的电子市场需求提供了新的思路，成为各种光电子器件的候选者，包括太阳能电池、光电探测器、发光二极管和光电晶体管。[0004]硒化镍钽(Ta2NiSe5)是一种新型的直接带隙约为0.33eV