[发明专利]基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管及其制备方法和光电探测器

说明书

本发明提供了一种基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管，包括源极、漏极、栅极、介电层、二维黑砷磷层和金属相材料层；所述介电层设于栅极上，所述二维黑砷磷层和金属相材料层均设于介电层上，且所述二维黑砷磷层与金属相材料层连接，所述源极及漏极均设于二维黑砷磷层或者金属相材料层上，且所述二维黑砷磷层未被源极或者漏极完全覆盖；所述源极与漏极之间通过二维黑砷磷层以及金属相材料层连接。本发明基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管改善了半导体与金属电极之间的接触电阻，提升了基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管的光响应效率。本发明还提供了基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管的制备方法和光电探测器。

技术领域

本发明涉及半导体电子器件领域，具体涉及一种基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管，本发明还涉及一种基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管的制备方法，本发明还涉及一种光电探测器。

背景技术

红外探测器用途非常广泛，包括火灾监控，夜视设备，卫星空间遥感及光通讯等。现有的改善二维材料红外光探测器性能的方法包括研发新型二维材料和构筑二维半导体异质结等。

对于二维半导体光电探测器件，二维半导体与金属接触是一项重要课题，因为它们之间存在势垒-肖特基势垒，这些势垒将影响光电器件高的开电流和光响应的形成。主要原因是二维材料界面与金属通常会形成费米能级钉扎效应。这种钉扎效应是由于二维材料在制备的过程中存在各种各样的缺陷，导致禁带中存在大量的缺陷能级。在金属电极的制备过程中，金属原子与二维材料相互作用，引入这些缺陷能级。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管，本发明还提供了该基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管的制备方法以及光电探测器，以解决现有二维半导体光电探测器件存在势垒-肖特基势垒缺陷，提升晶体管及光电探测器的响应效率。

第一方面，本发明提供了一种基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管，包括源极、漏极、栅极、介电层、二维黑砷磷层和金属相材料层；

所述介电层设于栅极上，所述二维黑砷磷层和金属相材料层均设于介电层上，且所述二维黑砷磷层与金属相材料层连接，所述源极及漏极均设于二维黑砷磷层或者金属相材料层上，且所述二维黑砷磷层未被源极或者漏极完全覆盖；

所述源极与漏极之间通过二维黑砷磷层以及金属相材料层连接。

本发明基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管包括源极、漏极、栅极、介电层、二维黑砷磷层和金属相材料层，且源极及漏极均设于二维黑砷磷层或者金属相材料层上，采用金属相材料层或者与源极或者漏极连接能够有效降低势垒-肖特基势垒，改善了半导体与金属电极之间的接触电阻。另一方面，利用对红外光具有响应的金属相材料与二维半导体材料堆叠，在红外光照情况下，由于光辐射效应，金属相材料中产生的大量光生电子，有利于增强黑砷磷对红外光的响应，进一步提升了基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管的光响应效率。

优选的，所述金属相材料为金属相碲化钼或者金属相硒化钛。

优选的，所述源极/漏极设于二维黑砷磷层上，所述漏极/源极设于金属相材料层上，所述源极与漏极之间通过二维黑砷磷层-金属相材料层相接。

优选的，所述源极设于一个金属相材料层上，所述漏极设于另一个金属相材料层上，且两个金属相材料层通过一个二维黑砷磷层相接。

优选的，所述源极和漏极均为Au/Cr电极，所述栅极的材质为硅，所述介电层的材质为氧化硅。

第二方面，本发明还提供了一种基于金属相材料/二维黑砷磷的晶体管的制备方法，包括以下步骤：

制备金属相材料：提供金属相材料、疏水基处理的转移衬底、氧等离子体表面处理仪处理过的器件衬底，先将金属相材料转移到疏水基处理的转移衬底上，再将氧等离子体表面处理仪处理过的器件衬底覆盖转移衬底上以使器件衬底接触金属相材料，金属相材料转移到器件衬底上；