一种TiSe2-TiO2日盲探测器及其制备方法和应用

本发明属于半导体紫外光电探测，具体涉及一种tise2-tio2日盲探测器及其制备方法和应用。

背景技术：

1、紫外光电探测器（uv pds）已广泛应用于各种应用，如太空探索、臭氧传感、高级通信、远程控制和空气净化等。自从石墨烯被发现以来，由于其非凡的特性，科学界对二维（2d）材料产生了浓厚的兴趣。尽管基于体宽带隙半导体的紫外光电探测器表现出良好的响应，但由于吸收不良和表面悬空键，其光电探测性能随着其厚度减小到原子尺度而显著降低。

2、半导体技术的目标是创造高性能、低功率的光电器件。遗憾的是，许多pd需要大量的电力才能实现足够的探测能力，使得整个电路体积庞大，在目前的能源状况下经济上不可用。因此，人们迫切需要低功耗的高性能uv pd。近年来，基于二维材料的pd由于其独特的二维结构、电学和光学性能，表现出了优异的光响应特性。二维范德华 (vdw)异质结构是二维材料不断发展和演变的结果，不同于均匀的单一材料，由几种不同材料组成的异质结构具有各种可调节的能带结构，从而产生有趣的电学和光电特性，基于这些异质结构的uv pd取得了显著进展

3、tio2是一种大带隙(3.2 ev)绝缘体，常见的制备方法有原子层沉积、溶胶-凝胶、水热法、射频磁控溅射等。使用这些方法制备出的tio2uv pds都存在一定的问题，比如使用电压大、响应时间慢、光电特性差等。因此，需要探索制备一种新的tio2uv pd，兼具高性能和低功耗。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种tise2-tio2日盲探测器及其制备方法，具体采用以下的技术方案：

2、一种tise2-tio2日盲光电探测器制备方法，包括以下步骤：

3、先取tise2单晶通过机械剥离的方法得到厚度为10 nm-45 nm的tise2薄膜，转移至带有预电极的衬底上，然后采用激光辐照的方法对两电极之间的部分tise2区域进行氧化，完成从tise2到tio2的部分表面转化，得到tise2-tio2横向异质结，进而得到tise2-tio2日盲光电探测器。

4、本发明以二维过渡金属硫族化合物tise2为原材料，tise2是一种层状范德华材料的过渡金属二卤代化物，具有半金属性质，首次创新提出了机械剥离和激光辐照相结合的方法，制备tise2-tio2横向异质结。采用激光辐照的方法，一方面可以通过调节激光功率和积分时间实现对不同厚度tise2不同程度的氧化，另一方面还可以借助扫描面积灵活控制器件面积；此外，该本发明操作简单，耗时短，原料廉价易得，安全环保，并且制得的异质结器件的光电探测性能优异，在254 nm的深紫外(duv)光照响应明显，发现器件的光电流不仅与偏置电压有关，还与光强有关，而且随功率变化显示出超线性响应特性。当功率密度为87.3 μw cm-2，电压为5 v时，光电探测器的响应率最高(达182.8 a w-1)，探测率最高(d* =5.0×1011jones)，响应速度快，上升时间(τr)为53 ms，下降时间(τf)为252 ms。

5、作为进一步优选的实施方式，上述tise2薄膜厚度为17 nm。薄膜厚度太薄，较小的功率就会使材料非晶化，薄膜厚度过厚，现有的激光功率无法使tise2完全转化为tio2。因此，合适的薄膜厚度在10 nm-45 nm，最优为17 nm，对应的激光功率在10 mw-20 mw。

6、作为进一步优选的实施方式，上述tio2薄膜的厚度为12 nm-15 nm。

7、作为进一步优选的实施方式，上述tio2薄膜的厚度为14 nm。

8、作为进一步优选的实施方式，上述预电极为金电极，厚度为60 nm。

9、作为进一步优选的实施方式，上述衬底为sio2或si。

10、作为进一步优选的实施方式，上述激光辐照的具体参数包括：激光波长532 nm，激光功率10 mw，积分时间0.5 s，扫描的区域面积为2 μm×15 μm。

11、本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的tise2-tio2日盲光电探测器，该tise2-tio2日盲光电探测器可以应用在光谱探测中。

12、本发明的有益效果为：本发明以二维过渡金属硫族化合物tise2为原材料，tise2是一种层状范德华材料的过渡金属二卤代化物，具有半金属性质，首次创新提出了机械剥离和激光辐照相结合的方法，制备tise2-tio2横向异质结。采用激光辐照的方法，一方面可以通过调节激光功率和积分时间实现对不同厚度tise2不同程度的氧化，另一方面还可以借助扫描面积灵活控制器件面积；此外，该本发明操作简单，耗时短，原料廉价易得，安全环保，并且制得的异质结器件的光电探测性能优异。

技术特征：

1.一种tise2-tio2日盲光电探测器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，tise2薄膜厚度为17 nm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，tio2薄膜的厚度为12 nm-15 nm。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，tio2薄膜的厚度为14 nm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，预电极为金电极。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，预电极的厚度为60 nm。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，衬底为sio2或si。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，激光辐照的具体参数包括：激光波长532 nm，激光功率10 mw，积分时间0.5 s，扫描的区域面积为2 μm×15 μm。

9.一种tise2-tio2日盲光电探测器，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。

10.权利要求9所述的tise2-tio2日盲光电探测器在光谱探测中的应用。

技术总结本发明属于半导体紫外光电探测技术领域，具体涉及一种TiSe<subgt;2</subgt;‑TiO<subgt;2</subgt;日盲探测器及其制备方法和应用。该TiSe<subgt;2</subgt;‑TiO<subgt;2</subgt;日盲光电探测器以二维过渡金属硫族化合物TiSe<subgt;2</subgt;为原材料，通过机械剥离得到TiSe<subgt;2</subgt;薄膜，转移至带有预电极的衬底上，然后采用激光辐照的方法，制备TiSe<subgt;2</subgt;‑TiO<subgt;2</subgt;横向异质结，进而构建得到。本发明以二维过渡金属硫族化合物TiSe<subgt;2</subgt;为原材料，首次创新提出了机械剥离和激光辐照相结合的方法，制备TiSe<subgt;2</subgt;‑TiO<subgt;2</subgt;横向异质结。采用激光辐照的方法，一方面可以通过调节激光功率和积分时间实现对不同厚度TiSe<subgt;2</subgt;不同程度的氧化，另一方面还可以借助扫描面积灵活控制器件面积；此外，该本发明操作简单，耗时短，原料廉价易得，安全环保，并且制得的异质结器件的光电探测性能优异。技术研发人员：廖霞霞,张慧凤,周杨波,付彬芸受保护的技术使用者：南昌大学技术研发日：技术公布日：2024/8/16