[发明专利]一种柔性二维TMDs光电探测器的制备方法

说明书

本发明涉及光电子技术领域，公开了一种柔性二维TMDs光电探测器的制备方法。所述方法包括如下步骤：首先采用CVD法在生长衬底上制备出二维TMDs薄膜；接着在生长衬底上旋涂一层PI溶液并加热固化形成PI固体薄膜。将固化后的PI薄膜从生长衬底上撕下，二维TMDs薄膜与生长衬底分离并贴附在PI薄膜上；最后采用真空热蒸发镀膜法,在粘贴有二维TMDs薄膜的柔性PI基底上制备图形化的金属电极。本发明提出了一种制备柔性二维TMDs光电探测器的新方法，该方法简化了二维TMDs光电探测器制备过程中的二维TMDs材料转移工艺，保证了转移前后二维TMDs材料的完整性及均匀性，具有环境友好性。

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，具体涉及一种柔性二维TMDs光电探测器的制备方法。

背景技术

基于摩尔定律，现代电子器件上所用半导体材料已经延伸到尺寸更小的二维材料上。从2004年石墨烯被发现以来，二维材料以其优越的物理化学性能，受到研究者们的普遍关注。石墨烯材料具有超高的电子迁移率，但是其零带隙限制了它在电子器件上的应用。TMDs材料具有与石墨烯相似的层状结构，体相的TMDs材料属于间接带隙半导体，随着其层数不断减少至单层时，会从间接带隙转变为直接带隙结构。

目前商业化的光电探测器往往需要采用硅、锗等较厚的块体材料作为光探测元件以获得较大的光电响应度。然而，块体材料光电探测器在使用过程中易碎裂，不能完全满足下一代光电子器件对柔性化、轻量化、优异的移植性、大面积兼容性等方面的需求。TMDs材料机械性能良好，为柔性可穿戴器件提供了新的可能性。聚酰亚胺(PI)目前是半导体和微电子工业中应用最为广泛的高分子材料之一，其具有很好的热稳定性、优异的机械性能(强度高、膨胀系数低、耐磨耐老化)、电性能(介电常数低、漏电低)等。

由于单层TMDs材料的厚度不到1nm,因此在制备TMDs薄膜柔性光电探测器过程中，现有技术需要先将PMMA溶液旋涂在生长衬底上，固化形成PMMA薄膜，再将PMMA薄膜从生长衬底撕下，此时二维TMDs薄膜将与生长衬底分离并贴附在PMMA薄膜上，最后将粘附有TMDs材料的PMMA薄膜粘贴在器件衬底上，并用丙酮溶解PMMA转移支撑层。Byungjin等人提出TMDs薄膜的转移如下：首先在生长衬底上旋涂有机溶剂PMMA，在生长衬底表面固化形成PMMA薄膜，然后采用PMMA薄膜作为转移支撑层，将粘贴有TMDs薄膜的PMMA转移支撑层从生长衬底撕下，再将PMMA转移支撑层贴附至PI衬底上，最后采用丙酮溶解PMMA转移支撑层。参见Byungjin C,Jongwon Y,Sung L,et al.Metal Decoration Effects on the Gas-Sensing Properties of 2D Hybrid-Structures on Flexible Substrates[J].Sensors,2015,15(10):24903-24913.但该工艺在溶解PMMA转移支撑层过程中易在TMDs薄膜表面留下杂质，丙酮若过量将会少量溶解TMDs薄膜，对薄膜的均匀性以及完整性造成破坏；并且该工艺十分复杂，需要转移两次才能将生长衬底上的二维TMDs薄膜转移至柔性衬底上。

发明内容：

为了解决现有技术易对薄膜的均匀性以及完整性造成破坏，同时制备方法复杂的问题，本发明提供了一种柔性二维TMDs光电探测器的制备方法。

为了达到本发明的目的，本发明提供了一种柔性二维TMDs光电探测器的制备方法，包括下述步骤：

1)、采用CVD法生长出二维TMDs薄膜；

2)、将生长有二维TMDs薄膜的衬底放置在加热台上预热，加热台温度设定50～80℃，预热时间2～4min；

3)、将PI溶液滴于生长衬底表面，将生长衬底放置在匀胶机上进行旋涂，匀胶机转速设定为1000～2000rpm，时间为10～40s；