[发明专利]基于二维二硒化钯纳米薄膜与锗的自驱动异质结型红外光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了基于二维二硒化钯纳米薄膜与锗的自驱动异质结型红外光电探测器及其制备方法，是在锗基底表面平铺有二维二硒化钯纳米薄膜，在二维二硒化钯纳米薄膜和锗基底上分别设置有与其呈欧姆接触的金属电极，二硒化钯与锗形成异质结、两金属电极作为两输出级，即构筑成为自驱动异质结型红外光电探测器。本发明的自驱动异质结型红外光电探测器，制备工艺简单，在室温下实现了宽响应波段、高响应度、高探测率和快响应速度，为高性能宽波段红外探测器设计提供了一种途径。

技术领域

本发明涉及一种由二维二硒化钯纳米薄膜与锗构筑的自驱动异质结型红外光电探测器及其制备方法，属于光电探测技术领域。

背景技术

光电探测器是将接收到的光信号转化为电信号的器件。光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途，其在红外波段主要用于工业自动控制、导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。

红外光电探测器根据不同的分类标准可以分为很多类型，常见的分类有：(1)按照探测的物理机制不同可以分为两大类：基于各种光电效应的光子探测器和利用温度变化实现探测的热探测器；(2)按照探测器的空间分辨率不同，分为非成像型光电探测器和成像型光电探测器；(3)按照探测材料尺寸的不同，分为体材料探测器、薄膜探测器和纳米材料探测器；(4)按照器件结构的不同，分为真空光电器件、光电导探测器、PN结探测器、PIN结光电探测器、雪崩二极管探测器、肖特基结探测器以及金属-半导体-金属结构探测器等。

目前商业化的红外光电探测器主要以硅基、铟镓砷基以及碲镉汞基产品为主。但是这些光电探测器的应用受到其复杂的制备工艺、高成本和低温操作条件的限制。与传统的块状半导体材料相比，二维材料更适合于光电探测器的制备：首先，二维材料的宽光谱响应可以为设计在不同波长下工作的光电探测器提供更大的灵活性。其次，二维材料表面上的自由悬键使得它们可以与其他半导体结合，克服晶格的限制。第三，二维材料的强光物质相互作用提供了设计小型化红外光电探测器的可能，这在传统的基于块状半导体的红外光电探测器中很难实现。鉴于上述优点，二维材料为高性能红外光电探测器的制备提供了理想的设计平台。因此，通过构建二维二硒化钯纳米薄膜与锗基底异质结器件可以实现高性能红外光电探测器。

发明内容

本发明是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种工艺简单、适合大规模生产、稳定可靠、探测响应速度较快的自驱动异质结型红外光电探测器及其制备方法。

本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：

本发明首先公开了基于二维二硒化钯纳米薄膜与锗的自驱动异质结型红外光电探测器，其特点在于：

所述的自驱动异质结型红外光电探测器是在锗基底的上表面平铺有二维二硒化钯纳米薄膜；在所述二维二硒化钯纳米薄膜上设置有与所述二维二硒化钯纳米薄膜呈欧姆接触的第一金属电极，在所述锗基底的下表面设置有与所述锗基底呈欧姆接触的第二金属电极；

所述锗基底与二维二硒化钯纳米薄膜之间形成异质结，并以所述第一金属电极和所述第二金属电极作为两输出级，构筑成为自驱动异质结型红外光电探测器。

进一步地，所述锗基底的导电类型为p型或n型、电阻率在1×10⁴～1×10⁸Ω·cm^-1。

进一步地，所述二维二硒化钯纳米薄膜的厚度在0.4～100纳米范围内。

进一步地，所述第一金属电极与所述第二金属电极各自独立的选自是金、银、钯、铝、铜或钛。

本发明还公开了上述异质结型红外光电探测器的制备方法，其特点在于：首先，利用磁控溅射技术及化学气相沉积方法制备二维二硒化钯纳米薄膜；然后，将所得二维二硒化钯纳米薄膜转移到锗基底的上表面；最后，再通过、电子束镀膜或磁控溅射镀膜在二维二硒化钯纳米薄膜上制备第一金属电极、在锗基底的下表面制备第二金属电极，即完成自驱动异质结型红外光电探测器的制备。