[发明专利]一种Te/MoS2

说明书

本发明提供一种Te/MoS₂范德华异质结构，包括MoS₂纳米片层和Te纳米线层，所述Te纳米线层外延生长在所述MoS₂纳米片层表面。本发明的范德华异质结构用窄带隙的具有一维结构的Te纳米线作为红外吸收层，具有二维结构的MoS₂纳米片作为导电沟道，该结构化学性质稳定。应用于红外探测器件中，使得红外探测器件工作于光伏机理，有良好的性能，在通信波长1550nm处同时表现出超高的响应度(1.9×10³A/W)和快速的响应时间(τ_rising＝15ms，τ_decay＝32ms)；本发明通过物理气相沉积方法制备所述Te/MoS₂范德华异质结构，具有成本低、工艺简单、合成速度快等优点。

技术领域

本发明涉及无机半导体纳米材料技术领域，尤其涉及一种 Te/MoS₂范德华异质结构及其制备方法和应用。

背景技术

红外探测在通信、热成像、生物成像以及遥感技术等领域都具有非常重要的应用。因此，研制高性能红外探测器是国家在民用、军用等关键领域的迫切需求。而目前常用的硅基半导体器件已经达到了摩尔定律的极限，另外，由于硅本身的带隙限制(～1.1eV)，只能吸收波长小于1100nm的光。为了突破传统硅的局限性，需要寻找新的材料体系或器件结构来提高器件的工作波长范围以及红外探测性能。

近年来，二维层状材料的发现为红外探测的发展提供了很好的契机。其超薄的厚度，由层数精确调控的带隙，很好的机械柔韧性以及可任意组装成范德华异质结构的优势特性，使其在光电子领域表现出巨大的应用潜力。其中，石墨烯和黑磷被广泛用于红外探测的研究，但石墨烯对光的弱吸收以及黑磷的不稳定严重限制了其应用。

为了提高对红外光的吸收，一种基于半导体量子点与二维材料的混合维度的杂化结构逐渐成为人们研究的焦点。在这类杂化结构中，量子点作为红外吸收层，二维材料作为导电沟道，极大地提高了红外探测的性能。然而，水热法合成的量子点会带来大量的体缺陷和界面缺陷，使得这类探测器工作于缺陷辅助的光电导机制-光栅机制，导致在获得高响应度的同时会严重减慢响应速度。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种Te/MoS₂范德华异质结构及其制备方法和应用。

本发明提供的一种Te/MoS₂范德华异质结构，包括MoS₂纳米片层和Te纳米线层，所述Te纳米线层外延生长在所述MoS₂纳米片层表面。

上述技术方案中，Te/MoS₂范德华异质结构用窄带隙(E_g＝0.35eV) 的具有一维结构的Te纳米线作为红外吸收层，具有二维结构的MoS₂纳米片作为导电沟道，该结构化学性质稳定。将这样高质量的Te/MoS₂范德华异质结构引入红外探测器件中，使得红外探测器件具有非常好的性能，表现出超高的响应度和快速的响应时间。

优选地，所述Te纳米线层由多条Te纳米线构成，所述Te纳米线的长度为2～10μm，更优选为2～5μm。

优选地，所述Te纳米线的厚度为20～100nm，更优选为30～80nm。

优选地，所述MoS₂纳米片层为单层MoS₂纳米片，所述MoS₂纳米片厚度为0.8nm。

优选地，所述Te/MoS₂范德华异质结构还包括基底，所述MoS₂纳米片层平行生长在所述基底上，所述基底优选为硅片。