[发明专利]一种基于黑磷辅助的二氧化钒/掺杂硅组合的高效非接触光子热二极管

权利要求书

1.一种基于黑磷辅助的二氧化钒/掺杂硅组合的高效非接触光子热二极管，其特征在于，该光子热二极管由热流正向端口复合异质结构和热流反向端口复合异质结构构成，热流正向端口复合异质结构和热流反向端口复合异质结构之间具有真空间隙(7)；所述热流正向端口复合异质结构和热流反向端口复合异质结构平行设置，所述热流反向端口复合异质结构由上至下依次为反向端基底(1)、反向端热致色变层(2)、反向端黑磷层(3)；所述热流正向端口复合异质结构由上至下依次为正向端黑磷层(4)、正向端内膜(5)、正向端基底(6)，所述反向端热致色变层(2)为二氧化钒薄膜，所述正向端内膜(5)为P型掺杂硅膜层。

2.根据权利要求1所述的一种基于黑磷辅助的二氧化钒/掺杂硅组合的高效非接触光子热二极管，其特征在于，所述反向端基底(1)和正向端基底(6)材料相同，均为Cu薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种基于黑磷辅助的二氧化钒/掺杂硅组合的高效非接触光子热二极管，其特征在于，所述反向端热致色变层(2)为二氧化钒薄膜，所述二氧化钒薄膜的相变温度为68℃，所述反向端热致色变层(2)通过磁控溅射、真空蒸发、溶胶-凝胶或脉冲激光沉积镀于反向端基底(1)表面。

4.根据权利要求1所述的一种基于黑磷辅助的二氧化钒/掺杂硅组合的高效非接触光子热二极管，其特征在于，所述反向端热致色变层(2)的厚度为1000nm～10000nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于黑磷辅助的二氧化钒/掺杂硅组合的高效非接触光子热二极管，其特征在于，所述反向端黑磷层(3)和正向端黑磷层(4)均为单原子层的黑磷，二者厚度相同，均为0.437nm，所述反向端黑磷层(3)和正向端黑磷层(4)均是通过微机械剥离法形成单层黑磷层，所述反向端黑磷层(3)和正向端黑磷层(4)的电子浓度相同，均为1×10¹²cm^-2～1×10¹⁴cm^-2。

6.根据权利要求1所述的一种基于黑磷辅助的二氧化钒/掺杂硅组合的高效非接触光子热二极管，其特征在于，所述正向端内膜(5)的P型掺杂硅膜层通过以下方式获得：通过高温扩散或离子注入的方式将三价元素铟掺杂到本征硅内部，形成P型掺杂硅膜层。

7.根据权利要求6所述的一种基于黑磷辅助的二氧化钒/掺杂硅组合的高效非接触光子热二极管，其特征在于，所述正向端内膜(5)中三价元素铟的掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-2～1×10¹⁹cm^-2。

8.根据权利要求1所述的一种基于黑磷辅助的二氧化钒/掺杂硅组合的高效非接触光子热二极管，其特征在于，所述正向端内膜(5)通过磁控溅射、真空蒸发、溶胶-凝胶或脉冲激光沉积镀于正向端基底(6)表面，所述正向端内膜(5)的厚度为1000nm～10000nm。

9.根据权利要求1所述的一种基于黑磷辅助的二氧化钒/掺杂硅组合的高效非接触光子热二极管，其特征在于，所述热流正向端口复合异质结构和热流反向端口复合异质结构之间的垂直间距为10nm～1000nm。

10.根据权利要求1所述的一种基于黑磷辅助的二氧化钒/掺杂硅组合的高效非接触光子热二极管，其特征在于，所述热流正向端口复合异质结构和热流反向端口复合异质结构之间能够水平机械旋转。