[发明专利]一种基于全二维半导体材料的双极性光电晶体管、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种基于全二维半导体材料的双极性光电晶体管的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

采用微机械剥离法或化学/物理气相沉积法在SiO₂/Si衬底上制备全二维过渡金属硫族化合物（TMDs）半导体层；

在所述半导体层的两端沉积金属电极；

在所述半导体层的局部位置沉积介质层；

以AuCl₃溶液作为P型掺杂剂旋涂于所述半导体层上未沉积介质层的部位；

退火后获得双极性N-P-N或P-N-P结构的光电晶体管；

其中，所述局部位置是所述半导体层的中间位置或靠近所述金属电极的两端位置；TMDs选自MoS₂、WS₂、WSe₂和MoSe₂中的一种；所述介质层选用Al₂O₃或HfO₂。

2.根据权利要求1的所述制备方法，其特征在于，沉积金属电极的步骤之后，沉积介质层的步骤之前，还包括在惰性气氛中高温退火，其温度为80-150 ℃ ，时间为0.5-2小时。

3.根据权利要求1或2的所述制备方法，其特征在于，所述AuCl₃溶液的浓度为5-30mM，其配置方法包括：取10~50mg的AuCl₃粉末溶解在1~20mL的硝基甲烷中获得混合溶液，将该混合溶液置于50-100℃ 下超声30-120分钟，过滤后得到分散均匀的AuCl₃溶液。

4.根据权利要求3的所述制备方法，其特征在于，所述旋涂的速度为1000~4000rmp，其时间为1~5min；所述旋涂之后的退火温度为50~100℃，其时间为1~10分钟。

5.根据权利要求1或2的所述制备方法，其特征在于，采用原子层沉积技术在所述半导体层的局部位置沉积厚度为10~60nm的Al₂O₃或HfO₂介质层，沉积速度为1-10 Å/cycles，沉积温度为80-200 ℃ 。

6.一种基于全二维半导体材料的双极性光电晶体管，其特征在于，所述双极性光电晶体管为N-P-N或P-N-P双极性光电晶体管，包括SiO₂/Si衬底、位于SiO₂表面的半导体层、位于所述半导体层两端的金属电极以及覆盖于所述半导体层局部表面的介质层，所述半导体层为全二维过渡金属硫族化合物（TMDs），在所述半导体层中，覆盖有介质层的位置的导电类型不同于未覆盖有介质层的导电类型；其中未覆盖有介质层的半导体层位置通过旋涂AuCl₃溶液于半导体层的表面，之后退火掺杂形成P型；其中TMDs选自MoS₂、WS₂、WSe₂和MoSe₂中的一种，所述局部表面是所述半导体层表面的中间位置或靠近所述金属电极的两端位置，所述介质层选用Al₂O₃或HfO₂。

7.根据权利要求6的所述双极性光电晶体管，其特征在于，所述半导体层的厚度为0.6~20nm。

8.根据权利要求6或7的所述双极性光电晶体管，其特征在于，所述介质层的厚度选用10~60nm。

9.根据权利要求6或7的所述双极性光电晶体管，其特征在于，所述金属电极为Ti/Au电极，Ti层厚度为1~10 nm，Au层的厚度为20~100nm。

10.根据权利要求6-9任一项的所述双极性光电晶体管，在微电子或光电探测器领域的应用。