[发明专利]一种异质结光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种异质结光电探测器，其特征在于：光电探测器包括衬底（1）、下电极（2）、双层旋转SnS-AD堆垛（3）、双层GeS-AB堆垛（4）、上电极（5），其中衬底为玻璃衬底，在玻璃衬底上层为堆叠的双层旋转SnS-AD堆垛（3），而双层旋转SnS-AD堆垛（3）上堆叠着双层GeS-AB堆垛（4），下电极（2）和玻璃衬底（1）还有双层旋转SnS-AD堆垛（3）相连接，上电极（5）和双层GeS-AB堆垛（4）相连接，上电极的面积大小为双层GeS-AB堆垛面积的25%；双层旋转SnS-AD堆垛（3）和双层GeS-AB堆垛（4）构成了一个Ⅱ型异质结；双层旋转SnS-AD堆和双层GeS-AB堆垛都为稳定的堆垛结构；双层旋转AD型SnS堆垛的第二层再相对于第一次层旋转了180°，然后第二层相当于相对第一层沿b方向移动了半个周期，而双层GeS-AB堆垛的结构的第二层相对于第一层沿着a方向移动了0.281个周期。

2.根据权利要求1所述的异质结光电探测器，其特征在于，所述的异质结半导体激光器中双层旋转SnS-AD堆垛厚度与为1nm-4nm，双层GeS-AB堆垛厚度为1nm-4nm，上电极金属电极，下电极为导电玻璃电极。

3.根据权利要求1所述的异质结光电探测器，其特征在于，双层旋转SnS-AD堆垛（3）和双层GeS-AB堆垛（4）结构都是通过探针剥离的方法将初始结构错位得到的。

4.根据权利要求1所述的异质结光电探测器，其特征在于，这里采用的下电极（2）和衬底（1）为一体化的导电玻璃。

5.一种权利要求1~4任一所述的异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

a.衬底和下电极的制备：光刻胶法制备衬底和下电极；

b.GeS薄膜的制备：采用化学浴生长法合成GeS薄膜，采用沉积法合成SnS薄膜；

c.SnS薄膜的制备：采用沉积法合成SnS薄膜；d.特殊类黑磷堆垛的制备：

1）将上述得到的GeS膜，在电子显微镜下，通过探针剥离的方法，剥离得到双层的GeS；

2）将1）得到的GeS在电子显微镜下，使用探针对其结构进行剥离，将第二层相对第一层翻转180°，然后让第二层相对于第一层移动0.281个周期，得到所要求的双层GeS-AB堆垛；

通过步骤1）和2）的方法得到双层旋转SnS-AD堆垛；

e.组合器件

将d得到的双层旋转SnS-AD堆垛通过二维材料转移装置转移到基底上，且使得双层旋转SnS-AD堆垛与导电玻璃电极良好接触，然后将d得到的双层GeS-AB堆垛通过二维材料转移系统堆叠在双层旋转SnS-AD堆垛上方，对所得到的结构进行退火处理；

f.制作在上电极

在e得到的器件上表面蒸镀金属作为上电极，金属层均匀且纯度大于95wt%，上电极的面积大小为双层GeS-AB堆垛面积的25%。

6.如权利要求5所述的异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，衬底和下电极的制备具体是采用导电玻璃作为衬底和电极，首先在导电玻璃上涂上均匀的光刻胶，通过光刻技术得到对应电极图形的反图形，然后用刻蚀液腐蚀掉未被保护的部分，最后用丙酮溶液清洗掉多余的光刻胶，将得到的电极结构用酒精和去离子水进行超声清洗，然后用氮气吹干，使得下电极（2）能够和玻璃衬底（1）还有双层旋转SnS-AD堆垛（3）相连接。

7.如权利要求5所述的异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，采用化学浴生长法合成GeS薄膜，具体步骤如下：将计量比的锗氯化二噁烷络合物、硫脲、油酰胺0LA分别在空气中轻微的磁力搅拌；将搅拌后的液体混合物超声处理，除去油胺中的空气；随后连接到Schlenk线，抽真空，除去水分和氧气；在磁力搅拌下通氮气进行惰性气体保护；将处理过后的液体混合物加热，随着温度的升高，液体逐渐变成了黄色透明溶液，反应混合物在氮气流中回流反应；反应结束将溶液冷却至室温，沉淀离心分离，洗涤真空干燥获得样品。

8.如权利要求5所述的异质结光电探测器的制备方法，其特征在于，采用沉积法合成SnS薄膜，具体如下：先将去离子水通氮气，在水中加入药品，称取SnCl₂-2H₂O、Na₂S₂O₃-5H₂O、K₄P₂O₇及添加剂C₁₉H₄₂BrN或CO(NH₂)₂，适量CuCl₂-2H₂O或AlCl₃-6H₂O溶于去离子水中，使用稀硫酸调节电乘积液pH值2.8~3.0，搅拌均匀备用，将三电极插入上述沉积液中，在恒温水浴进行沉积，搅拌速度恒定，恒电位沉积，沉积得到的薄膜放置在瓷舟中，再将瓷舟放置于管式炉中，退火，而后随炉冷却至室温。