[发明专利]基于二维硒纳米片的固体光探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器，包括基底、依次设置在基底上的隔离层和光吸收层，以及间隔设置在光吸收层上的源极和漏极，源极和漏极之间形成的沟道结构暴露出部分光吸收层，光吸收层的材料包括二维硒纳米片。本发明提供的光探测器性能良好。本发明还提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器的制备方法，包括：将二维硒纳米片分散在有机溶剂中形成二维硒纳米片分散液，将二维硒纳米片分散液均匀涂布在隔离层上，干燥后得到光吸收层；在光吸收层上方以及未被光吸收层覆盖的隔离层上方旋涂光刻胶，经曝光和显影后，形成电极图案；沉积电极材料，随后去除光刻胶，形成源极和漏极，得到光探测器。本发明提供的方法简单易操作。

技术领域

本发明涉及光电领域，具体涉及一种基于二维硒纳米片的固体光探测器及其制备方法。

背景技术

光探测器是利用具有光电效应的材料制成的能够实现光电转换的传感器，其作用是实现光电变换。其机理是由射入探测器的导波光束引起电子从价带到导带的受激跃迁，产生光生载流子(电子和空穴)。并由PN结或肖特基势垒将这些载流子收集起来，最终表现为光电压或光电流。

目前，基于二维纳米材料如黑磷的光探测器被认为是当前商用光探测器的有效替代产品。但是这种光探测器具有以下缺点：(1)基于宽带隙半导体的光探测器，由于带隙较大导致探测波长过短；(2)现有的二维纳米材料稳定性较差，导致光探测器的使用性能较差。

因此，有必要提供一种新的光探测器。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器，所述固体光探测器包括一种新型的二维功能材料-二维硒纳米片，所述二维硒纳米片带隙较窄，响应光谱较宽，环境稳定性较好，具有良好的光电探测功能。

本发明第一方面提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器，包括基底、依次设置在所述基底上的隔离层和光吸收层，以及间隔设置在所述光吸收层上的源极和漏极，所述源极和所述漏极之间形成的沟道结构暴露出部分所述光吸收层，所述光吸收层的材料包括二维硒纳米片。

其中，所述二维硒纳米片为晶体结构或无定形结构。

其中，所述二维硒纳米片的厚度为1-50nm。

其中，所述二维硒纳米片的厚度为3-5nm。

其中，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10-200nm。

其中，所述源极和所述漏极之间暴露出的所述光吸收层沿第一方向的长度为1-10μm，沿第二方向的长度为1-15μm。

其中，所述基底的材质包括硅，所述隔离层的材质包括二氧化硅。

其中，所述源极和所述漏极的材质包括金、钛、铝、铬、钨和镍中的至少一种。

本发明第一方面提供的固体光探测器，所述光探测器的半导体材料包括二维硒纳米片，所述二维硒纳米片带隙较窄，响应光谱较宽，同时稳定性较好，具有优良的光电探测性能，含有所述二维硒纳米片的光探测器稳定性较好，使用寿命较长。

本发明第二方面提供了一种基于二维硒纳米片的固体光探测器的制备方法，包括以下步骤：

提供基底和设置在所述基底上的隔离层；

提供硒原料，采用液相剥离的方法对所述硒原料进行剥离，得到二维硒纳米片；

将所述二维硒纳米片分散在有机溶剂中形成二维硒纳米片分散液，将所述二维硒纳米片分散液均匀涂布在所述隔离层上，干燥后得到光吸收层；

在所述光吸收层上方以及未被所述光吸收层覆盖的所述隔离层上方旋涂光刻胶，经曝光和显影后，形成电极图案；

沉积电极材料，随后去除光刻胶，形成源极和漏极，得到基于二维硒纳米片的光探测器。