[发明专利]集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法

权利要求书

1.一种集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在衬底（1）上表面通过电子束曝光或者光刻以及ICP刻蚀工艺制备出1×2光分束器（4）、光波导（2）及其光耦合输入端（3）；

S2：在所述光波导（2）上沉积低折射率材料层，然后利用化学机械抛光技术，实现所述光波导（2）表面以及两侧平坦化；

S3：在平坦化后的所述光波导（2）上表面转移二硫化钼薄膜材料层（501）；

S4：将片状氮化硼薄膜材料层（502）和黑鳞薄膜材料层（503）依次机械转移至所述二硫化钼薄膜材料层（501）上表面，利用电子束曝光或光刻，以及氧等离子刻蚀工艺，除去多余的所述二硫化钼薄膜材料层（501）、氮化硼薄膜材料层（502）和黑鳞薄膜材料层（503），形成低维材料异质结薄膜（5）；

S5：在所述低维材料异质结薄膜（5）两侧沉积金属材料层，形成正电极（6）和负电极（7）。

2.根据权利要求1所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，在所述S3中，还在平坦化后的所述光波导（2）上表面转移石墨烯薄膜材料层；

在所述S4中，还除去多余的所述石墨烯材料层形成石墨烯电阻区域；

在所述S5中，在所述光波导（2）的两侧，所述石墨烯电阻区域还形成第一石墨烯电阻加热器（8）和第二石墨烯电阻加热器（9）。

3.根据权利要求1所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：

衬底（1），形成于所述衬底（1）上的光波导（2），设置在所述光波导（2）的光耦合输入端（3）的1×2光分束器（4），覆盖在所述光波导（2）表面上的低维材料异质结薄膜（5），在所述低维材料异质结薄膜（5）两端、所述光波导（2）两侧还分别覆盖正电极（6）和负电极（7）；所述低维材料异质结薄膜（5）与所述光波导（2）的传输方向垂直设置；在所述光波导（2）与所述低维材料异质结薄膜（5）的相互作用区，所述光波导（2）为两个锥型波导结构相对设置的结构。

4.根据权利要求1所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述低维材料异质结薄膜（5）由自下而上依次覆盖的二硫化钼薄膜材料层（501）、氮化硼薄膜材料层（502）和黑鳞薄膜材料层（503）组成。

5.根据权利要求4所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述二硫化钼薄膜材料层（501）的厚度为1nm~20nm，带隙变化范围为1.2eV~1.8eV；

所述黑鳞薄膜材料层（503）的厚度为1nm~20nm，带隙变化范围为0.3eV~1eV。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，在所述光波导（2）的两侧还分别设置有第一石墨烯电阻加热器（8）和第二石墨烯电阻加热器（9）。

7.根据权利要求6所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述第一石墨烯电阻加热器（8）和所述第二石墨烯电阻加热器（9）分别距离所述光波导200nm-3000nm。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述光波导（2）的材料为在400-4000nm光波段范围具有低传输损耗的材料。

9.根据权利要求8所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述光波导（2）的材料为氮化硅材料、铌酸锂材料或氮化铝材料。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的集成有波导的低维材料异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，所述正电极（6）和所述负电极（7）距离所述光波导的最小间距均大于500nm。