一种基于协同效应的自驱动光电探测器及制备方法

本发明涉及半导体光电探测领域，尤其涉及一种基于协同效应的自驱动光电探测器及制备方法。

背景技术：

1、光电探测器是一类把光信号转化为电信号的器件，主要分为pn结、肖特基、光电倍增、光电导等类型。金属-半导体-金属(msm)作为一种常见的肖特基结型光电探测器，拥有两个背靠背的肖特基结，其制备过程简单易重复，广泛应用于成像、光电检测、无线通信等领域。在传统msm结构中，半导体材料通常选用金属氧化物、钙钛矿等，它们通常存在光吸收系数低、响应时间长、难以集成化等缺点。相比之下，二维层状半导体材料具有无悬挂键、迁移率较高、带隙可调等优势，且部分过渡金属硫族化合物(tmds)如mos2、wse2等具有优良的光电特性，其逐步取代传统半导体材料，成为msm光电探测器中半导体的主要候选。

2、当前基于二维材料的msm光电探测器在响应度、探测率、电流开关比等性能指标已经较为可观，在已有报道中，其响应度、探测率、电流开关比分别可以达到103a·w-1、1014jones、108的数量级，基本满足了应用需求。

3、但基于二维材料的msm型光电探测器也存在一些缺陷，如大多数探测器自驱动性能较弱，难以在零外加激励下正常工作，这限制了光电探测器在某些场景下的应用，如户外无源环境等。因此，有必要设计一种制备、探测简易，且自驱动性能更强的光电探测器以满足特定需求。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于协同效应的自驱动光电探测器及制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、本发明中所述一种基于协同效应的自驱动光电探测器包括层叠在背栅层上的介质层；在所述介质层上端面一侧设有第一电极，另一侧设有第二电极；所述第一电极和第二电极互为异质金属；铺设二维沟道层分别与所述第一电极和第二电极形成肖特基接触；所述二维沟道层与第一电极边缘的接触长度大于与第二电极边缘的接触长度。

3、所述第一电极的功函数大于第二电极。所述第一电极材料为pt，所述第二电极材料为cr，所述二维沟道层材料为wse2。

4、所述第一电极和第二电极厚度相同，在45nm-50nm，优选为45nm。水平间隔距离在10μm-30μm，优选为15μm。

5、本发明中所述制备方法，包括以下步骤：

6、s1.预处理叠合背栅层和介质层的衬底；

7、s2.在衬底上分别蒸镀第一电极及第二电极；

8、s3.选取二维材料；

9、s4.利用pdms及转移平台将选取的二维材料转移至衬底上方，并分别与第一电极、第二电极接触；

10、s5利用加热将所述pdms与二维材料脱离，得到目标器件。

11、本发明中所述一种基于协同效应的自驱动光电探测器及制备方法，其优点在于，器件两侧具有不同功函数的电极、两侧电极与半导体具有非对称的接触长度，可以实现增强的自驱动性能，同时无需外场诱导，整体的制备、探测过程简单易重复。

技术特征：

1.一种基于协同效应的自驱动光电探测器，其特征在于，包括层叠在背栅层(101)上的介质层(102)；在所述介质层(102)上端面一侧设有第一电极(201)，另一侧设有第二电极(202)；所述第一电极(201)和第二电极(202)互为异质金属；铺设二维沟道层(300)分别与所述第一电极(201)和第二电极(202)形成肖特基接触；所述二维沟道层(300)与第一电极(201)边缘的接触长度大于与第二电极(202)边缘的接触长度。

2.根据权利要求1所述一种基于协同效应的自驱动光电探测器，其特征在于，所述第一电极(201)的功函数大于第二电极(202)。

3.根据权利要求2所述一种基于协同效应的自驱动光电探测器，其特征在于，所述第一电极(201)材料为pt，所述第二电极(202)材料为cr，所述二维沟道层(300)材料为wse2。

4.根据权利要求1所述一种基于协同效应的自驱动光电探测器，其特征在于，所述第一电极(201)和第二电极(202)厚度相同，在45nm-50nm；水平间隔距离在10μm-30μm。

5.根据权利要求4所述一种基于协同效应的自驱动光电探测器，其特征在于，所述第一电极(201)和第二电极(202)厚度均为45nm，水平间隔距离15μm。

6.根据权利要求1至5任一项所述一种基于协同效应的自驱动光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种基于协同效应的自驱动光电探测器及制备方法，涉及半导体光电探测领域，针对现有技术中自驱动性能较弱的问题提出本方案。包括层叠在背栅层上的介质层；在所述介质层上端面一侧设有第一电极，另一侧设有第二电极；所述第一电极和第二电极互为异质金属；铺设二维沟道层分别与所述第一电极和第二电极肖特基接触；所述二维沟道层与第一电极边缘的接触长度大于与第二电极边缘的接触长度。优点在于，器件两侧具有不同功函数的电极、两侧电极与半导体具有非对称的接触长度，可以实现增强的自驱动性能，同时无需外场诱导，整体的制备、探测过程简单易重复。技术研发人员：周长见,孙一泓,陈基伟受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10