[发明专利]基于二维硒化铟和黑磷的范德瓦尔斯异质结的光探测器及其制备

权利要求书

1.一种基于二维硒化铟和黑磷的范德瓦尔斯异质结的光探测器，其特征在于，该光探测器包括硅衬底和设置于硅衬底上面的二氧化硅氧化层，所述的二氧化硅氧化层上设置有p型黑磷层，所述的p型黑磷层上面设置有n型硒化铟层，所述的p型黑磷层和n型硒化铟层构成范德瓦尔斯p-n异质结；

所述n型硒化铟层上设置有漏极电极，所述p型黑磷层上设置有源极电极，所述硅衬底上与二氧化硅氧化层相对的一面设置有栅极电极。

2.根据权利要求1所述的基于二维硒化铟和黑磷的范德瓦尔斯异质结的光探测器，其特征在于，所述的p型黑磷层为单层或两层以上的多层。

3.根据权利要求1所述的基于二维硒化铟和黑磷的范德瓦尔斯异质结的光探测器，其特征在于，黑磷层的厚度为5-30nm。

4.根据权利要求1所述的基于二维硒化铟和黑磷的范德瓦尔斯异质结的光探测器，其特征在于，所述的n型硒化铟层为单层或两层以上的多层。

5.根据权利要求1所述的基于二维硒化铟和黑磷的范德瓦尔斯异质结的光探测器，其特征在于，所述的n型硒化铟层的厚度为7nm-30nm。

6.根据权利要求1所述的基于二维硒化铟和黑磷的范德瓦尔斯异质结的光探测器，其特征在于，所述的漏极电极和源极电极的材质为金、银、铟、铜、钛中的一种或多种，分别与n型硒化铟层和p型黑磷层形成欧姆接触。

7.根据权利要求1所述的基于二维硒化铟和黑磷的范德瓦尔斯异质结的光探测器，其特征在于，所述的栅极电极采用金、银、铟、铜、钛中的一种或多种与Si基底形成良好的肖特基接触。

8.权利要求1-7任一项所述的基于二维硒化铟和黑磷的范德瓦尔斯异质结的光探测器的制备方法，包括步骤如下：

(1)准备并清洗表面盖有180-220nm厚SiO₂的高掺杂P型Si衬底；

(2)采用机械剥离方法制备黑磷层，通过定向转移方法将黑磷薄膜覆盖在SiO₂之上；

或者，直接在SiO₂/Si基底上面生长黑磷薄膜；

(3)通过机械剥离方法在Si基底上制备InSe层，然后通过光学显微镜和原子力显微镜选择所需厚度的InSe层，再结合干法或湿法转移方法将InSe层定向转移到黑磷薄膜上；

或者，将InSe贴附于热解释放带上，使用定向转移方法将InSe覆盖在已制备好的黑磷薄膜上；轻轻按压使InSe与黑磷紧密接触，加热并缓慢撕去热解释放带，然后清洗烘干；

(4)采用标准光刻工艺，旋涂光刻胶，在光刻机下定位硒化铟/黑磷异质结，使用光刻掩膜版进行曝光，然后显影；

(5)蒸镀源极电极、漏极电极金属材料，然后用有机溶剂剥离光刻胶，形成源极电极、漏极电极；

(6)从Si衬底背面将其减薄、抛光，蒸镀金属电极，形成栅极电极，即完成光探测器的制备。